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        掘進巷道支護方案優(yōu)化設計研究

        2020-10-21 15:35:01張文波
        科學導報·學術(shù) 2020年15期
        關鍵詞:優(yōu)化設計

        張文波

        摘 要:目前我國經(jīng)濟發(fā)展迅速,礦企為我國發(fā)展做出了很大貢獻。作為采礦工程中最重要的運輸通道,巷道的安全性直接決定了工程能否高效順利的進行。若工程巷道存在安全隱患,將會嚴重威脅到后期采礦工程的順利進行,從經(jīng)濟層面上講,會造成嚴重的經(jīng)濟損失;從安全層面上講,會危害作業(yè)人員的生命安全。所以,無論從哪個層面上講,針對采礦工程巷道掘進和支護技術(shù)應用的研究對于采礦事業(yè)的發(fā)展至關重要。文章從巷道掘進和支護技術(shù)的用途、現(xiàn)階段的發(fā)展程度出發(fā),分析各方面的技術(shù)要點和施工過程中的注意事項,希望能夠?qū)ξ覈傻V事業(yè)有所幫助。

        關鍵詞:掘進巷道;支護方案;優(yōu)化設計

        引言

        在煤礦開采過程中,巷道的掘進與支護作為煤礦生產(chǎn)中心環(huán)節(jié),同時也是關鍵關節(jié),能否保證巷道掘進與支護的質(zhì)量,直接關系到煤礦的生產(chǎn)效率。但巷道掘進與支護往往容易受到諸多因素所影響,其中主要包括支護技術(shù)、施工設備、以及地質(zhì)條件等,而巷道空間主要以周邊煤層與巖體為基礎,通過支護保護巷道空間,為煤炭運輸與開采提供了重要的保障。

        1巷道支護技術(shù)的相關概述

        巷道支護技術(shù)又可以細分為圍巖支護、圍巖加固以及多元支護技術(shù)等。其中圍巖支護主要是通過金屬支架來對巷道圍巖表面進行支撐,以此來緩解圍巖變形的壓力,是一種被動的支護方式,也是臨時的支護方式。由此可以看出,如果井下掘進過程中,長時間采用圍巖支護的方式,會存在著安全隱患。圍巖加固就是通過錨桿錨索鉆孔的方式來對圍巖的內(nèi)部進行加固,從而緩解了圍巖的變形時間,是一種主動支護的方式。而多元支護技術(shù)是利用多種支護技術(shù)的綜合體,如錨索+錨桿+錨注的方式,來對圍巖進行保護。因此不同的項目,還可以根據(jù)自己的實際情況選擇合適的巷道支護方式。

        2煤礦巷道施工及相關注意事項

        鉆眼爆破法作為巖石巷道中常見的方法,在煤礦開采作業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。對于每層中間的巷道而言,為了保證其作業(yè)質(zhì)量,此時可選用多臺煤電鉆展開相應的作業(yè)。在相關作業(yè)過程中,施工單位要合理規(guī)劃設計巷道的位置,確保巷道位置的準確性。并在當前工作的基礎上,強化施工方面的管理,做好施工方案設計。在實際的爆破過程中,應當結(jié)合具體實際情況,合理選擇爆破參數(shù),其中包括鉆孔傾斜、裝藥形式、鉆孔深度等。為了實現(xiàn)巷道快速掘進,則需要合理安排好支護、裝巖、爆破三個工序之間的關系,在煤巷施工過程中,尤其進行鉆眼操作時,必須將其放在特定的高度,引起足夠的重視,并對炮眼之間的距離進行嚴格控制。基于當前這種情況下,工程師需要在平面掘進施工圖中合理設計炮眼及參數(shù)。同時,炮眼選擇要結(jié)合巷道實際情況而定。與巖層相比較而言,煤層相對較軟。在掘進作業(yè)過程中,一般主要選用單向掏槽方式,但需要引起注意的是掘進作業(yè)要結(jié)合當?shù)氐刭|(zhì)條件的實際情況,合理設置炮眼的深度。如果巷道斷面較小的情況下,可選擇復合掏槽式進行掘進。隨著掘進不斷深入,遇見程度較深炮眼的情況下,此時需要根據(jù)實際情況而定。如果煤層中間存在較軟的夾層,應當預先進行在軟煤層進行掏槽作業(yè),并布置3個傾斜角度處于60°~90°之間的掏槽。如果巷道斷面較小,無需炮眼進行輔助作業(yè)。鉆眼爆破法作為煤礦巷道掘進重要的方法,在具體作業(yè)過程中發(fā)揮著重要的作用,有助于實現(xiàn)對煤炭資源的合理開發(fā)利用。同時,要保證在當前過程中,及時將掘出的煤運輸出去。由于裝煤需要消耗大量的勞動體力,通常主要運用ZMZ型裝煤機輔助作業(yè),而ZMZ類型的裝煤機主要通過履帶式行走的方式運輸煤,尤其在礦山狹窄的環(huán)境中,具有一定的靈活性,同時還具備高效持續(xù)性強等優(yōu)點,致使其得到了廣泛的應用。

        3采礦工程巷道支護技術(shù)的應用

        3.1砌碹支護技術(shù)應用

        一般砌碹支護技術(shù)的應用組成大部分是料石、混凝土砌塊以及鋼筋混凝土等。砌碹支護技術(shù)大多是應用在煤礦巷道施工的早期,其主要的特點是加固性極強,并且技術(shù)應用較為簡便,但其應用過程中因其屬于被動剛性支護,需要耗費大量的人力進行,這也就使其施工進度較為緩慢,適應性也較差,對人力成本和時間成本要求較大,導致其應用范圍受限。

        3.2混凝土支護技術(shù)要點

        作為運用最廣泛的一種支護方法,混凝土支護技術(shù)由于支護效果良好,廣受施工人員青睞,其技術(shù)要點也備受關注。第一,不能隨意決定混泥土設備的位置,需要綜合各種因素進行考量,保證設備布置的合理性。第二,施工過程中,施工人員應該在設計圖的指導下安裝相關構(gòu)件,切忌融入過多個人想法,施工作業(yè)必須完全滿足施工規(guī)定和設計要求,細節(jié)部分更要多加注意。第三,金屬網(wǎng)的強度也應該成為施工人員關注的重點,其對最終的支護效果影響重大。

        3.3錨桿支護技術(shù)的應用分析

        通常情況下,所謂的錨桿支護主要對破碎的圍巖進行加強,通過錨桿支護技術(shù)可以更好的對圍巖上出現(xiàn)的破碎帶、裂紋進行更好的控制。尤其當錨桿支護采用以后,極大的保證了支護區(qū)圍巖的完成性,同時煤礦巷道穩(wěn)定性也得到了有效的保證。此外通過錨桿支護技術(shù)的應用,使得圍巖周圍應力轉(zhuǎn)移到圍巖深部,在一定程度上有助于分散巷道周圍的應力。在面對軟巖回采巷道時,此時為了保證實際的支護效果,此時需要選擇多種方式聯(lián)合進行支護。具體主要體現(xiàn)在以下方面內(nèi)容:其一,運用支護網(wǎng)強化巷道圍巖,同時可選用組合梁連接錨桿對那些較為薄弱的地方進行支護。通過當前這種支護方式的運用,使得巷道圍巖剛度得到了保障,對巷道周圍破碎區(qū)很好的控制。其二,為了實現(xiàn)支護效果的最優(yōu)化,通常情況下可以進行二次支護,以此來對巷道進行加強支護。在實際的支護過程中,一般情況下可以選用一定的柔性支護,通過當前這種設計方式,可以保證圍巖發(fā)生破裂的情況下,有助于在最短的時間內(nèi)將圍巖破裂產(chǎn)生的能量進行釋放,進而降低安全事故發(fā)生的幾率,不僅可以保證相關作業(yè)人員的安全,同時也降低了對煤礦企業(yè)的經(jīng)濟損失,保證煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)。

        為最大程度化發(fā)揮錨桿支護作用,則需要在巷道支護過程中,嚴格控制好錨桿配件的質(zhì)量。當圍巖應力較大的情況下,此時可利用專業(yè)的錨桿螺母代替普通的錨桿螺母。通過當前這種設計方式,可以保證錨桿支護效果的最大化。在具體的應用過程中,為了避免錨桿的托板因受力過大而造成變形破壞,則需要注重提升錨桿支護效果,具體主要通過對錨桿托板進行加厚處理實現(xiàn)。當錨桿支護結(jié)束后,根據(jù)具體支護的需要,應當對錨桿支護效果進行檢驗,在實際的檢驗過程中,相關技術(shù)人員要注重動態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應用,同時要嚴格按照檢驗流程進行操作,主要對錨桿受力狀況進行實時監(jiān)測。可以及時發(fā)現(xiàn)錨桿支護過程中存在的問題,同時根據(jù)實際監(jiān)測的結(jié)果,有針對性量作出相應的改進。錨桿支護失效在支護過程中較為常見,為了避免更多的錨桿失效,則需要采取有效的補救措施。

        結(jié)語

        隨著市場的需求和工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大,煤礦產(chǎn)業(yè)的開采深度與開采量也在不斷的提高。深度的增加和產(chǎn)量的提升也為煤礦生產(chǎn)施工帶來了更多的挑戰(zhàn),特別是巷道掘進施工和支護技術(shù)的應用需求以及應用難度也越來越大。同時煤礦巷道掘進施工與支護技術(shù)所受環(huán)境因素、地質(zhì)條件、設備應用、技術(shù)選擇等方面的制約條件也逐漸的更加苛刻。這也就需要施工管理人員必須要加強對煤礦巷道掘進施工技術(shù)與支護技術(shù)的改進與完善,依據(jù)煤礦開采作業(yè)的實際情況來進行合理的技術(shù)應用,進而提高煤礦開采生產(chǎn)作業(yè)的安全性、施工質(zhì)量以及施工效率,確保在安全性提高的前提下實現(xiàn)煤礦產(chǎn)業(yè)開采量滿足市場的需求。

        參考文獻

        [1] 王強.泰山隆安礦某掘進工作面支護設計分析[J].山西焦煤科技,2018,42(10):28-31.

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