軟巖礦井采區(qū)巷道優(yōu)化設計

王新建

【摘 要】針對開灤東歡坨礦的煤層賦存狀況及自然地質條件，圍繞軟巖礦井采區(qū)巷道設計優(yōu)化的問題進行了研究和實踐，發(fā)揮了總體效果，確保了“一井一面”，實現(xiàn)了軟巖復雜條件礦井安全高效集約化生產(chǎn)。

【Abstract】Aiming at the coal seam occurrence and natural geological conditions of Donghuantuo mine in Kailuan， this paper studies and practices the optimization of roadway design in the mining area of soft rock mine， and gives full play to the overall effect to ensure "one well one side" and realize safe and efficient intensive production in the mine with complex conditions of soft rock.

【關鍵詞】軟巖礦井采區(qū)；巷道；優(yōu)化設計

【Keywords】 soft rock mine area； roadway； optimization design

【中圖分類號】TD822 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2019）02-0146-02

1 引言

隨著時代的快速發(fā)展，科學技術的不斷進步，以往于軟巖礦井采區(qū)所產(chǎn)生的諸多問題也能夠隨著科學技術的不斷進步而得到一定的解決。巷道在煤礦開采的建設前期，由于各種地理原因導致其在軟巖礦井采區(qū)建設十分困難，或者建設完之后對整個工程的使用并不理想，所以就要通過對巷道進行優(yōu)化來滿足工程對其的需要。

2 巷道圍巖變形破壞特征

巷道圍巖本身節(jié)理發(fā)育程度相對較低，處于一種破碎結構，圍巖本身會受到巷道挖掘和采動的影響作用，經(jīng)常容易出現(xiàn)擠壓流動性變形。巷道挖掘之后彈性恢復，彈性恢復過程中由于巖石本身的一些特性導致巷道收縮變形，這個過程中會不停地發(fā)生一些膨脹松動的情況，以及彈性恢復的情況，這些情況在一定程度上都會影響巷道的使用，嚴重時會影響整個煤礦的開采，所以要對巷道進行不斷的優(yōu)化，防止由于本身原因導致對整個工程產(chǎn)生負面影響。

2.1 巷道變形特點

第一，來壓迅速，受到原始應力重新分布的影響，在巷道開挖之后圍巖會迅速變形，礦壓顯現(xiàn)劇烈，頂板、地板移動速度出現(xiàn)最高值；第二，流動性相對顯著，受到巷道挖掘或者是翻修的影響，在后續(xù)的很長一段時間內(nèi)巷道都會存在一定的不穩(wěn)定，變形速度將會持續(xù)處于一種較高的狀態(tài)；第三，對應力擾動極為敏感，翻修、臥底、放炮等都會給相對穩(wěn)定的巷道帶來影響，圍巖變形將會出現(xiàn)急劇增大的狀況。

2.2 礦井巷道失修情況

開灤東歡坨礦自然地質條件在國內(nèi)外都非常罕見，深井軟巖具備高應力、強膨脹的特點。在采動影響作用之下，巷道需要保持頻繁的翻修頻率，只有這樣才能夠避免巷道出現(xiàn)癱瘓狀態(tài)，而一般情況下巷道維護周期僅僅有6個月左右時間。采區(qū)巷道在近十幾年的發(fā)展過程中在不斷地實現(xiàn)優(yōu)化設計，開灤東歡坨礦針對支護問題以及巷道破壞原因，從微觀到宏觀對巷道圍巖進行分析，井田動力區(qū)劃等問題展開相應研究和分析工作，在對以上問題進行分析的基礎之上可以確定軟巖巷道支護的設計原則，并在此基礎之上針對不同地質條件、類型巷道支護結構設計等開展針對性的軟巖巷道支護設計工作，不斷優(yōu)化支護結構設計、施工、支護。

3 采區(qū)巷道位置選層的優(yōu)化

開灤東歡坨礦井下巖層處于一種非均質狀態(tài)，其中絕大部分都是極軟巖，極難處理，盡量將不含或少含蒙脫石礦物質，較完整、不破碎、單軸飽和抗壓強度較高的巖層內(nèi)部選定為采區(qū)主要巷道開鑿位置，避免將開鑿位置設置在極膨脹、極破碎、極軟、強流變的軟巖內(nèi)。如南二采區(qū)運輸、回風、軌道中巷道選在了煤層底板以下，從2000年3月成巷以來仍保持穩(wěn)定。

應力集中系數(shù)主要指的是巷道圍巖中重新分布應力與未開挖前應力的比值，它的主要作用和意義是能夠準確反映出圍巖應力集中程度。一般來說，在自然應力比值系數(shù)不斷提升的過程中，各種形狀的巷道頂?shù)装鍛邢禂?shù)會呈現(xiàn)出一種線性增加趨勢。自然應力比值系數(shù)在構造應力作用下會大于1，在此狀態(tài)下，巷道頂?shù)装逯匦路植紤谐潭雀撸浅Ｈ菀壮霈F(xiàn)變形或受到破壞。總的來說，軟巖巷道劇烈收斂以及底膨出現(xiàn)的根本原因就是構造應力。因此，需要不斷調整整個地質構造和煤層的分布以及開采的方位，使主要巷道的方向與這些能夠平行。不斷地根據(jù)整個煤層的結構以及整個地區(qū)的地理狀態(tài)，對巷道進行更改，使巷道能夠符合，將煤層以及煤的煤炭資源運出。整個過程中應該使巷道的位置處于應力集中系數(shù)最小的地方。通過不斷的調節(jié)來保證整個巷道的穩(wěn)定性，使整個巷道能夠安全又可靠地為煤炭運輸提供一個良好的基礎條件。

4 結語

開灤東歡坨礦通過十幾年來巷道支護改革和巷道優(yōu)化設計，使軟巖巷道的狀態(tài)有了很大的改善，截至2004年末，礦井巷道總長度為28091 m，巷道失修長度621 m，嚴重失修長度233 m，失修率2.211%，嚴重失修率僅為0.829%，取得了較好的技術成果和經(jīng)濟效果。