煤矿开采设计中各类参数的合理设计

1、煤矿开采设计中各类参数的合理设计 【摘 要】在我国煤矿的开采过程中，需要进行地下开采，露天煤矿资源比较少。在地下开采过程中需要对巷道进行设计，保证巷道的畅通和稳定。特别是随着煤矿开采深度的不断加深，以及开采强度的不断加大，再加上复杂的地质条件的影响，对于煤矿巷道参数的设计提出了更高的要求，因此加强对煤矿开采过程中的巷道参数设计研究是非常有必要的。 【关键词】煤矿开采；参数；设计 在煤矿的开采过程中，巷道支护技术是其中关键的技术，设计合理、安全有效的巷道支护是保证煤矿开采的基本条件。在巷道支护的设计中，有多种方法可以选择，不同的方法具有各种的优点。锚杆支护在巷道的支护中逐渐发挥了重要的作用，同时

2、也提高了锚杆的设计方法。 一、煤矿支护技术简介 煤矿开采深度的增加，增加了煤矿开采环境的复杂性，在开采之前需要根据勘探的数据加强对支护参数的设计。通过加强支护设计，能够有效的保证煤矿高地温、高地应力等因素的干扰。同时增强煤矿支护参数的设计，还能够有效的防止煤矿瓦斯突出以及突水等事故的发生，保证了煤矿开采的安全。随着煤矿开采深度的不断增加，在巷道工程中的地应力也不断的变大，特别是在一些地质构造比较薄弱的区域，其残余构造应力也更大。这些地质条件的存在都增加了巷道围岩的破坏程度，增加了巷道支护的难度。 在煤矿巷道的支护技术上，经历了早期的木支护、型钢支护以及现在应用比较广泛的锚杆支护，根据研究和实践

3、发现锚杆支护具有经济有效的优点。和其它支护技术相比，锚杆支护能够有效的满足巷道支护的要求，同时也降低了巷道的支护成本，对于降低人的劳动强度具有重要的帮助。同时锚杆支护也简化了端头支护和超前支护工艺，实现了煤矿开采的安全生产，对于提高煤炭的开采效率和产量提供了技术条件。同时锚杆支护技术在国内外的煤矿开采中得到了普遍的应用，对于实现煤矿开采的高产具有重要的支持。锚杆支护还能够和其它的支护方式联合起来，不仅增加了巷道表面的作用力，同时也增加了巷道围岩的内部作用力。 锚杆支护是采用金属材料而加工成的杆状物，同时用水泥砂浆、水泥药卷以及树脂药卷等材料，以全长锚、端锚以及加长锚的形式作用于巷道周围的围岩。

4、锚杆能够有效的约束周围岩体的变形，同时还可以和混凝土喷射相结合，具有密封性强、以及经济性突出等优点而得到了广泛的应用。锚注技术能够直接作用于巷道围岩结构，能够从根本上改变围岩的性质，对于提高围岩的作用力，改善围岩的压力分布具有重要的意义。锚注加固技术也提高了围岩的作用力，提高了内部的摩擦角和内聚力，同时也增大了围岩内部不同结构的阻力，提高了围岩的稳定性。通过对破碎松散的岩体进行注浆，可以使破碎的围岩有效的聚集在一起，提高了结构的承载力，并且和巷道支架共同作用，减少了支架的荷载。在巷道围岩注浆后，通过浆液的固结作用，能够有效的阻止水汽进入到内部的岩体中，防止岩体内部出现风化和水害，对于保持围岩的

5、力学性能和长期稳定具有重要的意义。在锚杆支护中如果仅仅采用单纯的支护方法则难以对结构比较破碎的岩块进行有效的控制，通过利用锚杆和注浆技术的结合，有效的提高了巷道的支护效果，同时也扩大了锚杆的使用范围，解决了岩石破碎的巷道支护问题。 二、支护技术中的参数设计 在巷道软岩的防护中，由于其本身具有比较大的变形特性，所以决定了软岩巷道支护技术的复杂性，同时也决定了锚杆支护过程中参数设计的复杂性。利用单一的支护方式往往很难取得良好的支护效果，所以在巷道工程的支护中逐渐出现了由单一的支护形式而发展为联合支护的形式。这种支护形式能够充分的利用各种支护技术的优势，保证了巷道围岩的初期稳定。 在锚杆支护理论中有

6、多种方法可以选择，主要由组合梁技术、悬吊技术、经验公式等，不同的理论方法也具有不同的特点。不同的理论方法计算出的支护设计参数不同，而且其适用条件也不同，这和地质条件以及围岩的条件具有密切的关系。悬吊理论是通过锚杆将下部比较软弱的岩层吊挂在上部比较稳定的岩层上，锚杆的荷载为下部岩层的重量。通过控制和减少岩层的离层和下沉，从而保持了顶板的稳定。组合梁是在软薄层岩石中，通过锚杆的预拉应力，将叠合梁的各薄层压紧，从而提高岩层的承载力。三角拱（三铰拱）是在由于被裂缝所切割的块状围岩中通过锚杆将危石悬吊起来，并且压紧，从而形成一种和二铰拱类似的结构。这种处理技术不仅阻止了岩块的掉落，而且也提高了围岩的承载

7、能力。经验公式主要是根据观测的结果和锚杆使用的经验，而得到的公式。 在锚杆支护中产生了不同的支护方法和理论，它们为支护的参数设计提供了可靠的依据。为了有效的确定锚杆之间的距离，保证锚杆良好的支撑和控制作用，应当做好对锚杆的设计。在巷道的壁面和中性点之间的锚杆上对围岩的约束和控制是有一定的限度，为了能够有效的防止围岩发生变形，防止围岩出现松动等地质破坏的现象，应当对锚杆距离进行合理的设计。为了合理的确定锚杆之间的距离，应当根据锚杆中性点可能是围岩约束区域出现的最大应力顶点的思想，利用数学方法来计算相应的间距。假设某锚杆的中性点为n，其半径为p，过n点和围岩相交于点a、c，其示意图如下所示，那么剪

8、切滑移体anc就是锚杆约束的围岩去最容易出现的最大剪切滑移体。实际的锚杆间距参数设计中，根据实际施工的经验，锚杆间距一般应当小于锚杆长度的1/2。当其计算值大于锚杆长度的1/2时，可以按照其锚杆长度的1/2来作为锚杆的间距和排拒。 在喷层厚度的设计上应当以发挥支护的性能作为基本的出发点，喷层支护能够有效的提高围岩的稳定性，对于巷道支护具有重要的意义。这样不仅有效的降低围岩的压力，而且还能够保证喷层的稳定。在喷层厚度的施工中可以一次完成，也可以分为多次完成，但是不管是初次还是多次其总厚度都不能超过一定的限度。根据设计和施工的经验，喷层的初始厚度一般在50100mm之间，喷层的总厚度应当在100200mm之间。当巷道面比较大的时候可以适当的增加喷层的厚度，对于地质比较软弱的破碎岩层其最小厚度为100mm，一般最小厚度为50mm。 三、结束语 煤炭作为我国重要的能源，随着社会的快速发展对能源的需求也越来越大。煤矿也随着开采强度的不断加大，其开采的深度也在不断增加。煤矿开采深度的不断加大，对于煤炭的支护提出了更高的要求。通过对支护参数进行合理的设计，能够有效的保证巷道的强度和安全，对于煤矿开采的顺利进行具有重要的意义。同时由于实际情况的复杂性，为了提高参数设计的应用效果，还应当加强对参数进行模拟，然后选择合适的设计方法。 参考文献： 1 杨家兵.回采巷道锚