復(fù)雜地質(zhì)條件下巷道強(qiáng)化支護(hù)探究

張?jiān)鑫洹? 張志遙　 于得洋

摘 要：隨著開采深度的延伸，地質(zhì)情況與生產(chǎn)條件逐漸復(fù)雜，但是多數(shù)煤礦的巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)仍然使用不夠先進(jìn)的工程類比法，造成設(shè)計(jì)思路保守，支護(hù)強(qiáng)度大于支護(hù)需求，既降低了掘進(jìn)支護(hù)的效率，又增加了企業(yè)成本。本文對復(fù)雜地質(zhì)條件下巷道強(qiáng)化支護(hù)進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：巷道;支護(hù);探究

引言

就我國目前的煤炭資源分布狀況而言，煤礦的開采越來越向著更加集中和深入的方向發(fā)展。而隨著開采深度的不斷增加，開采難度也會(huì)上升，在地下的挖掘過程中會(huì)遇到各種不同的地質(zhì)環(huán)境，這就對煤礦掘進(jìn)的支護(hù)技術(shù)提出更加嚴(yán)格的要求。地下開采環(huán)境需要具備一定數(shù)量的巷道，而巷道自身的重要性不言而喻，如果出現(xiàn)技術(shù)問題導(dǎo)致巷道坍塌，就會(huì)帶來不可挽回的損失。

1巷道變形破壞的原因特征

煤層埋藏深、工作面超前支承壓力影響大、巷道圍巖強(qiáng)度低、支護(hù)不合理、兩向不等壓受力。巷道變形破壞特征為3個(gè)階段：應(yīng)力調(diào)整階段、變形穩(wěn)定階段、流變變形階段。

2巷道圍巖變形分析

巷道圍巖不僅是支護(hù)對象，更是巷道支護(hù)體的構(gòu)成部分。對其的支護(hù)必須確保錨桿能同圍巖構(gòu)成完整的整體。因此，合理的支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)在確保圍巖整體完整的前提下讓支護(hù)體具備適度的變形讓壓功能，進(jìn)而使得被保護(hù)體具備適度的讓壓功能與變形耦合功能。巷道圍巖條件復(fù)雜，覆巖破壞變形后產(chǎn)生的 圍巖應(yīng)力高，傳統(tǒng)的錨網(wǎng)索噴支護(hù)在動(dòng)壓影響下已 不滿足支護(hù)要求，因此，對巷道實(shí)現(xiàn)卸壓是必要的。 單純依靠加大錨桿支護(hù)密度和支護(hù)強(qiáng)度都無法有效 支護(hù)巷道，同時(shí)也造成了支護(hù)成本的大幅度增加。

3巷道掘進(jìn)支護(hù)存在的主要問題

3.1支護(hù)設(shè)備落后，不能滿足作業(yè)需求

隨著掘進(jìn)技術(shù)以及相關(guān)機(jī)械的進(jìn)步，開采量增多，這就意味著需要更加寬闊的巷道。而巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的發(fā)展跟不上巷道的發(fā)展，不能滿足作業(yè)需求。當(dāng)前有不少煤炭企業(yè)采取先進(jìn)的防控技術(shù)，但是很多企業(yè)都忽略了對巷道掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備的更新。煤礦開采的地下環(huán)境都較為復(fù)雜，陳舊的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)已經(jīng)不能滿足實(shí)際的需求，而一些企業(yè)因?yàn)榉N種原因而遲遲沒有對支護(hù)設(shè)備改革換新，甚至使用一些壽命超限的設(shè)備，給煤礦生產(chǎn)帶來很大的安全隱患。

3.2由于上下出口造成的冒頂事故

在實(shí)際煤礦開采過程中如果采用長壁式采煤法就需要進(jìn)行巷道的回采，這樣運(yùn)輸和回采都在一條巷道上進(jìn)行，巷道頂板就會(huì)長期處于暴露狀態(tài)。受到支撐壓力和采動(dòng)的雙重影響會(huì)導(dǎo)致頂板受到壓力增大，一旦超過一定的限度就會(huì)出現(xiàn)塌落的情況。在掘進(jìn)過程中要避免隨著工作面前移而導(dǎo)致的支架不斷拆接的狀況，要及時(shí)對支架的承載力進(jìn)行檢查。

4提高巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的措施

4.1結(jié)合實(shí)際選用合適設(shè)備并調(diào)好相關(guān)參數(shù)

針對目 前很多煤礦巷道掘進(jìn)效率低、安全性差的問題，有必要結(jié)合實(shí) 際情況選用更先進(jìn)更實(shí)用的設(shè)備，目前技術(shù)比較先進(jìn)成熟的綜 掘機(jī)比較適用于各類復(fù)雜地質(zhì)條件的礦產(chǎn)巷道掘進(jìn)工程。針對 這些設(shè)備首先需要讓具備專業(yè)操作技術(shù)的技術(shù)人員進(jìn)行操作和 管理，通過具體地質(zhì)狀況和工程要求設(shè)定好相關(guān)設(shè)備參數(shù)數(shù) 值，控制好設(shè)備作業(yè)過程中的振動(dòng)。同時(shí)在支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)， 要為綜掘機(jī)工作預(yù)留空間，做好相關(guān)工作的協(xié)調(diào)和配合，確保 掘進(jìn)工作和支護(hù)構(gòu)建工作協(xié)調(diào)配合進(jìn)行。在設(shè)備使用管理期 間，需要對設(shè)備本身運(yùn)行狀況和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，憑借科學(xué) 的預(yù)警規(guī)則，及時(shí)處理好各類突發(fā)狀況[2]。

4.2加強(qiáng)支護(hù)安全管理

要想提高巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)，就必須先讓相關(guān)的從業(yè)人員認(rèn)識到煤礦掘進(jìn)支護(hù)安全管理工作的重要性，完善相關(guān)的管理制度，將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，在每個(gè)部門都設(shè)置相關(guān)的技術(shù)管理人員和技術(shù)咨詢?nèi)藛T。企業(yè)應(yīng)當(dāng)建立健全相關(guān)的用人制度以及各種相關(guān)規(guī)章制度，制定切實(shí)可行的獎(jiǎng)懲制度，保障相關(guān)管理工作能夠順利進(jìn)行。與此同時(shí)，在進(jìn)行實(shí)際煤礦開采工作之前應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對礦井地質(zhì)以及礦井壓力的勘測工作，運(yùn)用相關(guān)知識建立模型以掌握地質(zhì)運(yùn)動(dòng)和礦井壓力的實(shí)際規(guī)律，設(shè)計(jì)科學(xué)可靠的巷道支護(hù)方法。對于井下的支護(hù)設(shè)備，應(yīng)當(dāng)選擇符合國家標(biāo)準(zhǔn)的材料，按照步驟嚴(yán)謹(jǐn)安裝，且進(jìn)行定期的檢查，及時(shí)更換失效的支護(hù)設(shè)備。除此之外，應(yīng)當(dāng)對相關(guān)的工作人員進(jìn)行專業(yè)知識培訓(xùn)并定期進(jìn)行考核，確保操作人員有扎實(shí)可靠的專業(yè)知識，提高支護(hù)作業(yè)的安全性。

4.3重視煤礦開采的安全宣傳工作

安全是第一要義，尤其是對于煤礦開采這樣一個(gè) 危險(xiǎn)系數(shù)比較高的工作而言。煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)設(shè)計(jì) 應(yīng)當(dāng)與煤礦開采工作的安全宣傳結(jié)合起來，將安全宣 傳工作做到位。

5巷道強(qiáng)化支護(hù)探究及應(yīng)用

5.1煤礦掘進(jìn)中的支護(hù)方式

錨桿支護(hù)的起源時(shí)間較早，是當(dāng)前煤礦中應(yīng)用非常廣泛的一種支護(hù)技術(shù)，這種支撐方法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)根據(jù)道路的實(shí)際需求進(jìn)行了優(yōu)化，從而相對靈活，以確保支撐的整體效果。應(yīng)用此技術(shù)主要需要多種零件，包括條帶、錨定、錨定選項(xiàng)板、錨定桿體等，這些零件起不同的作用。巷道的拉伸和剪切阻力是用于連接螺栓尾部和礦體中的巖石層的錨板，使用時(shí)螺栓擠壓巖石層以確保自身的穩(wěn)定性，擴(kuò)散預(yù)壓以擴(kuò)大與巖石的接觸面積，從而確保穩(wěn)定性，并防止不均勻的巖石力導(dǎo)致的分離和滑動(dòng)等變形問題。該技術(shù)主要受壓力和阻力的支持。

5.2煤礦掘進(jìn)中的支護(hù)過程

在巷道頂板采用錨索支護(hù)時(shí)，需要根據(jù)層間距合理的選擇錨索長度，確保采用的錨索可以進(jìn)入到上覆巖石層中，起到懸吊作用，否則錨索支護(hù)起不到相應(yīng)的支護(hù)作用;掘進(jìn)工作開始前，需要嚴(yán)格準(zhǔn)守作業(yè)桂策進(jìn)行敲幫問頂，對危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識，掘進(jìn)人員應(yīng)對周邊圍巖進(jìn)行觀察，當(dāng)發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)迎頭頂板存在異常時(shí)，應(yīng)立刻停止掘進(jìn)工作，及時(shí)進(jìn)行匯報(bào)，采取頂板控制技術(shù)措施，在確保安全的前提下進(jìn)行巷道掘進(jìn)工作。

5.3錨桿類型與支護(hù)結(jié)構(gòu)的確定

（1）組合梁：根據(jù)組合梁理論，采用高強(qiáng)度高預(yù)緊力錨桿將巷道頂煤以及頂板巖層組合成一個(gè)完整的組合梁，以提高該組合巖層的自承載能力。（2）懸吊：由于上部采空區(qū)的存在，采用長錨索懸吊在此特殊地質(zhì)條件下是不可能實(shí)現(xiàn)的。因此，為懸吊和限制錨桿加固范圍內(nèi)的組合梁，采用錨索鋼梁系統(tǒng)是較好的選擇。

5.4錨桿預(yù)緊力的確定

錨桿的預(yù)緊力是錨桿支護(hù)的重要參數(shù)，對支護(hù)效果有較大的影響，合適的錨桿預(yù)緊力應(yīng)達(dá)到以下支護(hù)效果：（1）頂板巖層中無離層發(fā)生;（2）頂板巖層中的拉應(yīng)力區(qū)和拉應(yīng)力值應(yīng)盡量小。模型計(jì)算所選取的錨桿排距1.0m，為了獲得最佳的預(yù)緊力值，通過改變錨桿支護(hù)系統(tǒng)的預(yù)緊力，進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化計(jì)算。

結(jié)束語

對礦井巷道掘進(jìn)區(qū)域地質(zhì)資料進(jìn)行分析基礎(chǔ)上，對原采用的支護(hù)方案進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)在原巷道支護(hù)方案下，巷道頂板巖層存在有離層量大，有冒落風(fēng)險(xiǎn)，對巷道掘進(jìn)以及使用安全造成一定安全危險(xiǎn)，同時(shí)掘進(jìn)后巷道一次支護(hù)、二次支護(hù)時(shí)間間隔長。因此從掘進(jìn)安全、效率及經(jīng)濟(jì)方面對掘進(jìn)巷道支護(hù)方式進(jìn)行優(yōu)化，重點(diǎn)對巷道一次支護(hù)進(jìn)行強(qiáng)化，提高了一次支護(hù)、二次支護(hù)間隔期期間頂板穩(wěn)定，滿足了運(yùn)輸巷現(xiàn)有地質(zhì)條件下的安全生產(chǎn)需要。

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