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        深井、復(fù)雜條件下大斷面巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)研究

        2016-12-31 00:00:00常建良
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年12期

        摘 要:隨著地下礦開(kāi)采強(qiáng)度與規(guī)模的擴(kuò)大,為滿(mǎn)足大型開(kāi)采設(shè)備的使用、運(yùn)輸以及礦井通風(fēng)等要求,巷道尺寸不斷增加。巷道尺寸的增大降低了圍巖的穩(wěn)定性,這給巷道支護(hù)工作帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。大斷面巷道的支護(hù)已成為一個(gè)亟待解決的難題。尤其是深井、復(fù)雜條件下的大斷面巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的研究,已經(jīng)關(guān)系到深部礦井的生產(chǎn)安全。范各莊礦當(dāng)前生產(chǎn)水平逐漸深入,因此文章以該礦為例,研究其深井、復(fù)雜條件下大斷面巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用情況及該技術(shù)的研究方法,探究深井、復(fù)雜條件下大斷面巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的改進(jìn)方式及發(fā)展趨勢(shì)。

        關(guān)鍵詞:深井;復(fù)雜條件;大斷面;巷道支護(hù)

        引言

        范各莊礦是新中國(guó)第一座自行勘察、自行設(shè)計(jì)、自行建造的大型現(xiàn)代化礦井。1964年10月投產(chǎn),原設(shè)計(jì)能力年產(chǎn)180萬(wàn)噸,1996年核定礦井綜合生產(chǎn)能力320萬(wàn)噸,2002年礦井年產(chǎn)量達(dá)到410萬(wàn)噸,達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),2006年核定礦井綜合生產(chǎn)能力450萬(wàn)噸,2007年產(chǎn)量達(dá)到450萬(wàn)噸。根據(jù)國(guó)土資源部2001年頒發(fā)的采礦許可證,范礦井田總面積為32.33平方公里。范各莊礦當(dāng)前生產(chǎn)區(qū)域逐步轉(zhuǎn)向深部延伸,目前大部分的掘進(jìn)工作面,已經(jīng)從原來(lái)布置在一、二 水平,變?yōu)槿?、四水平。隨之而來(lái),掘進(jìn)巷道的支護(hù)面臨的問(wèn)題將更加復(fù)雜、困難,主要困難包括:首先是掘進(jìn)工作面巷道埋深比以往增大,礦山壓力增強(qiáng),壓力顯現(xiàn)愈加明顯。其次是地質(zhì)條件更加復(fù)雜,且深部巷道更多程度地受上覆煤層,及同層附近煤層開(kāi)采動(dòng)壓影響,巷道支護(hù)將面臨更大的挑戰(zhàn)。最后是隨著礦井綜合機(jī)械化開(kāi)采水平的不斷提高,采煤技術(shù)裝備日益更新,對(duì)巷道規(guī)格有更高要求,為保證工作面運(yùn)輸、通風(fēng)、行人與巷道受壓等要求,需要大斷面巷道才能實(shí)現(xiàn)。綜上幾方面的因素,在這種條件下,如果延續(xù)以往的支護(hù)形式,勢(shì)必不能滿(mǎn)足新的形式下的巷道支護(hù)要求。因此有必要針對(duì)性的研究深井、高應(yīng)力、復(fù)雜條件下大斷面巷道支護(hù)技術(shù)。

        1 大斷面巷道支護(hù)技術(shù)研究方向

        大斷面巷道支護(hù)技術(shù)研究發(fā)展的方向主要包括:(1)積極開(kāi)展地應(yīng)力測(cè)量,提高錨桿支護(hù)的科學(xué)性;(2)高應(yīng)力區(qū)域大斷面錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范化;(3)進(jìn)一步完善和普及煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法;(4)規(guī)范錨桿材料生產(chǎn);(5)加強(qiáng)錨桿支護(hù)工程監(jiān)測(cè);(6)完善和發(fā)展錨桿機(jī)具。深井、高應(yīng)力、復(fù)雜條件下大斷面巷道支護(hù)技術(shù)研究,在國(guó)內(nèi)外開(kāi)展較早,并取得了較大的成績(jī),為巷道支護(hù)和安全回采提供了保證。

        按照生產(chǎn)銜接安排,該公司的生產(chǎn)工作面,逐步向深部煤層開(kāi)采,隨著礦井上覆煤層開(kāi)采、開(kāi)采深度的增加,以及附近工作面回采壓力影響,壓力集中區(qū)域越來(lái)越多、新區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造更加復(fù)雜,巷道支護(hù)也越來(lái)越復(fù)雜。目前,在深部開(kāi)采,煤層頂?shù)装鍘r石力學(xué)性質(zhì)參數(shù)與深部礦壓顯現(xiàn)規(guī)律,均需要驗(yàn)證,需探索新區(qū)域錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)參數(shù),因此如何解決巷道支護(hù)成為當(dāng)務(wù)之急。我公司開(kāi)展此項(xiàng)工作較晚,從已經(jīng)掘進(jìn)的4171、4173上山以及4171S工作面來(lái)看,礦山壓力顯現(xiàn)非常明顯,影響巷道的安全使用。隨著新區(qū)域、新戰(zhàn)場(chǎng)的不斷投入,進(jìn)行復(fù)雜地質(zhì)條件下大斷面巷道支護(hù)的嘗試已成當(dāng)務(wù)之急。確定合理的錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)和支護(hù)技術(shù),迫切要求在新區(qū)域開(kāi)展此項(xiàng)工作。

        2 范各莊礦大斷面巷道支護(hù)技術(shù)研究情況

        范各莊礦井位于開(kāi)平向斜東南翼,北部、西北部與呂家坨礦相鄰,西、西南部與錢(qián)家營(yíng)礦相鄰,東北部、東部及南部以14煤層基巖露頭為界。最下一個(gè)可采煤層為十二煤層,開(kāi)采最大深度為-800m。當(dāng)前概況的主要生產(chǎn)水平在-620,因此該礦井的深部圍巖壓?jiǎn)栴}逐漸凸顯。范各莊礦為解決深部圍巖壓力問(wèn)題,進(jìn)行了大斷面巷道支護(hù)技術(shù)的深入研究。

        主要研究?jī)?nèi)容包括:取得深部區(qū)域主應(yīng)力方向、各方向應(yīng)力值大小,該區(qū)域各可采煤層頂?shù)装鍘r石力學(xué)性質(zhì)參數(shù),包括抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等,與上水平比較,得出礦山壓力變化曲線。獲取各種礦壓數(shù)據(jù)后,在此基礎(chǔ)上,論證大斷面巷道支護(hù)的合理性和安全性。

        具體實(shí)施內(nèi)容包括:根據(jù)以往巷道支護(hù)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合現(xiàn)有的條件,在4173N工作面進(jìn)行大斷面巷道規(guī)格:5.2m*3.0m。通過(guò)實(shí)踐,取得煤層頂?shù)装鍘r石力學(xué)性質(zhì)參數(shù),包括抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等,掌握巷道壓力顯現(xiàn)規(guī)律,對(duì)錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)不斷修改完善,進(jìn)而得出4173N工作面大斷面巷道高預(yù)應(yīng)力支護(hù)參數(shù),在不適合采用錨網(wǎng)支護(hù)地段,采用29U12.69m2金屬拱形支架支護(hù),確保在掘進(jìn)、回采時(shí),巷道變形小,強(qiáng)度高,滿(mǎn)足巷道回采要求。并為該區(qū)域其他工作面支護(hù)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確保障。

        最終成果:取得研究區(qū)域的地質(zhì)資料;進(jìn)行礦壓監(jiān)測(cè),掌握在現(xiàn)有支護(hù)條線下的巷道壓力顯現(xiàn)規(guī)律,對(duì)錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)不斷修改完善,進(jìn)而得出4173N工作面大斷面巷道高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù),為該區(qū)域其它工作面支護(hù)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確保障。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        為保證深部開(kāi)采安全,針對(duì)上述情況分析,范各莊礦首先進(jìn)行復(fù)雜區(qū)域的大斷面巷道支護(hù)的嘗試,獲取復(fù)雜條件下的開(kāi)采煤層礦壓參數(shù),錨網(wǎng)支護(hù)的參數(shù),對(duì)支護(hù)方式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。從而達(dá)到提高巷道支護(hù)強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)工作面安全開(kāi)采。并為該區(qū)域其他工作面或類(lèi)似條件下的其他工作面的掘進(jìn)支護(hù)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確保障。科學(xué)的進(jìn)行深井、高應(yīng)力、復(fù)雜條件下大斷面巷道支護(hù)技術(shù)研究,能夠?qū)崿F(xiàn)巷道頂板及兩幫煤巖穩(wěn)定,為復(fù)雜條件下大斷面巷道支護(hù)技術(shù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。采用大斷面支護(hù),為先進(jìn)采煤配套設(shè)備的引進(jìn)創(chuàng)造了條件,提高了回采效率,實(shí)現(xiàn)工作面回采快速推進(jìn),減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度,增強(qiáng)安全性。

        參考文獻(xiàn)

        [1]張向東,黃開(kāi)勇,楚金煒.軟巖條件下大斷面巷道支護(hù)技術(shù)的實(shí)踐與研究[J].力學(xué)與實(shí)踐,2012(2):34-37.

        [2]劉福倫,徐天才,孟慶寶.深部開(kāi)采礦井大斷面巷道支護(hù)技術(shù)實(shí)踐[J].山西建筑,2011(8):71-72.

        [3]劉軍,杜青炎,韓榮軍.深部沖擊礦壓礦井大斷面巷道支護(hù)的探索[J].煤礦開(kāi)采,2010(1):65-67.

        作者簡(jiǎn)介:常建良(1972,7-),男,河北河間人,工程師,河北開(kāi)灤能源化工股份有限公司范各莊礦業(yè)分公司安全副經(jīng)理。

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