浅论煤矿半煤岩巷道的快速掘进与支护技术

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅论煤矿半煤岩巷道的快速掘进与 支护技术 摘 要本文浅析半煤岩巷快速掘 进技术的方法与工艺、支护巷道参数的 选择与确定，以及快速掘进的效果分析 评价等。 中国论文网 /1/view-12826465.htm 关键词 煤矿掘进；半煤岩巷； 快速掘进；支护技术 中图分类号：TD263.53 文献标 识码：A 文章编号： 1009- 914X（2018）25-0370-01 导言：煤矿巷道实现快速掘进， 一直是矿井实现高产高效目标所追求的 内容，但是必须保证在安全的前提下达 到快速、高效掘进，这也是保证工作面 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 正常采掘接替及建设现代化、集约化矿 山的先决条件。然而，在巷道掘进的过 程中，支护参数的设计则又是实现定量 决策的关键。所以，要实现安全、快速、 高效掘进，需要寻找科学方法来设计支 护参数，它对与于矿井的安全生产和经 济效益的提高都具有重要的意义和积极 地影响。 1 半煤岩巷快速掘进技术的方法 与工艺 1）掘进方法确定。在半煤岩巷 道掘进的过程中，一般常用两种方法， 即钻眼爆破掘进和掘进机掘进。现在大 都采用综掘机进行掘进施工。 2）工艺流程。对半煤岩巷掘进， 一般采用一次成巷，打锚杆、铺金属网、 上梯子梁、打锚索完成联合支护技术。 掘进机施工工艺流程：交接班（安检） 接胶带延胶带延架割煤（出煤、 运料）“敲帮问顶 ” 铺金属网 打锚 杆打锚索清理现场进入下一个循 环。掘进施工中，应用经纬仪标出一组 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 中线点，每组不得小于 3 个，点距不得 小于 2m。在用激光指向仪指示中线时， 一组中线点只能指示巷道掘进 100m， 超过范围时就要延长进行。 2 支护巷道参数的选择与确定 1）锚杆支护基本理论。采用锚 杆支护也是一种主动支护，它有独特的 力学效应、简便的施工工艺和经济的特 点，井下应用越来越广泛。煤矿锚杆支 护设计方法已从简单的经验法、计算法， 发展到现在以数值计算、现场监测为基 础的动态信息反馈方法。 2）巷道支护的数值模拟分析。 数值模拟分析法可为巷道支护参数的设 计提供理论依据，使得锚杆支护参数更 加合理，能有效改善巷道的支护情况。 根据本单位大多数工作面基本情况的分 析，采煤机采高为 1.5m 左右的居多。 对此，工作面巷道布置可以有三种布置 方案：一是巷道沿底板布置，即割掉一 部分顶板岩层；二是巷道沿顶板布置， 即割掉一部分底板岩层；三是巷道中间 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 布置，即割掉一部分底板和顶板岩层。 若采用 FLAC3D 数值模拟软件进行模拟 分析，工作面每次推进 15m，在推进过 程中开挖 90m 时工作面运输巷道就有一 定的破坏和位移分布变化（图省略） 。 但对巷道破坏区及位移图进行分析发现： 采用第一种方案时，工作面巷道没有 出现超前破坏区，理论上超前支护的距 离及强度可适当减小，其他两种就出现 了超前破坏区（距离约 15m，与网络的 密度有关） 。这就需要适当加强超前支 护强度和范围。在工作面及其前方， 第一种却出现了剪切破坏，没有出现拉 伸破坏，而后两种都出现了一定程度的 拉剪破坏。第一种方案的运输巷顶板 位移量明显小于后两种，主要因顶板岩 性不同造成的现象。根据分析，选用第 一种方案比较好。 3）锚杆参数的确定方法。锚 杆长度：按单体锚杆悬吊理论，锚杆长 度：L=Ll+KH+L3 ，式中：L 为锚杆 长度；K 为安全系数，一般取 2；Ll 为 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 锚杆外露长度，取决于锚杆类型及构造 要求等，一般取 0.15m；H 为软弱岩层 厚度；L3 为锚杆锚固长度。一般锚杆 长度主要根据经验或经验公式选取，使 用最多的则是 1.62.0m。锚杆直径： a.按照杆体的抗拉力等于锚杆实际锚固 力的原则进行，即：d=0.357 ，式中： d 为锚杆直径；QG 为锚杆的锚固力； L 为锚杆杆体材料的设计抗拉强度。b. 以锚杆材料的抗拉力等于被锚固的岩石 质量确定锚杆直径，即：d=0.357 ， 式中：K 为安全系数，一般取 2；L 为 巷道顶板朝着工作面方向暴露长度；m 为锚固的岩层厚度；N 为在顶板暴露长 度 L、宽度为 1m 的顶板面积上锚杆的 根数；R 为岩体密度。锚杆支护间距： 根据锚杆悬吊作用理论，锚杆间距为： a ，式中： a 为锚杆间距； Q 为锚杆 最大拉拔力，可通过现场实验或凭经验 选取；K 为安全系数，一般取 2；H 为 软弱岩层厚度； 为软弱岩层平均密度。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 如此经计算，采用 20mm2000mm 锚 杆，间距为 900mm 较为合适。 4）巷道的支护形式及参数确定。 按照以上支护理论分析及计算，结合半 煤岩巷的实际工程地质情况，确定巷道 的支护形式和参数。临时支护：一是 掘进采用前探梁作临时支护。前探梁可 使用 2 根 4m 长的钢管，吊挂采用 18mm 圆钢制成的吊环，而吊环内径 不小于 60mm；二是掘进安装临时支护 时，先将吊环拧在锚杆外露端，每根前 探梁采用 2 个吊环，由外向里推移；移 至掘进面后，用木板前后将前探梁背紧， 做到巷道不空顶为止。永久支护：永 久支护的形式多为锚网梁索联合支护。 比如胶带巷顶部可打 6 根锚杆，两帮各 打 3 根锚杆，顶、帮铺金属网，上梯子 梁，每 3m 加 2 根 l5.24mm7300mm 的钢绞线锚索，顶帮均铺金属网。a.锚 杆布置。巷顶锚杆间排距 900mm1000mm，帮锚杆间排距 900mm1000mm。其他按支护断面图规 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 定，当形成巷帮超宽或片帮超宽时，应 及时处理，可采用补打单体锚杆进行补 强。若遇到锚杆失效，必须补打锚杆。 b.锚杆角度。顶部及两帮顶角锚杆与垂 直和水平向夹角均为 12？，其他锚杆均 垂直于巷道轮廓线安设。c.锚固方式。 树脂端头锚固时，顶部采用 2 支锚固剂： 一支为 K2335，另一支为 Z2360；帮部 采用 1 支锚固剂Z2360。钻孔直径 为 28mm，顶部锚杆锚固长为 l550mm，帮部锚杆锚固长为 900mm。 锚杆外露长 3050mm，每根锚杆锚固 力不小于 70kN。d.锚索布置。锚索均为 垂直于顶板安设，间排距 2000mm3000mm。工作面运输巷、回 风巷断面和支护参数分别见图 1 所示。 3 快速掘进的效果分析评价 应用掘进机进行快速掘进，效果 较好，能有效缓解采掘接替的紧张局面。 大大降低工人劳动强度，简化了施工 工艺，减少了作业人员，提高了生产率。 锚杆、金属网、梯子梁和钢绞线锚索 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 联合支护技术的应用，有效提高了煤炭 采出率及单进水平。锚杆具有质量轻、 体积小等优点，施工工艺也变得更简单， 易操作，较短时间内可完成对顶板的支 护，最大限度减少对围岩的破坏；利用 悬吊作用能促使顶板及时支护并达到 “组合拱梁”的目的，保证了完整性，有 效地消除了顶板的安全隐患。在用掘 进机破岩时，煤岩混运影响煤质；若分 装分运，将会影响到掘进速度。这是唯 一的缺陷。 结论：通过对半煤岩巷快速掘进 技术及合理支护参数的研究与实践，得 出以下结论。通过理论分析，得出半 煤岩巷道锚杆支护工序、地质条件、施 工组织管理等是矿巷道快速掘进的主 要影响