开拓巷道（通用7篇）
开拓巷道 篇1
在勘探及煤矿区中时常会出现穿越岩石层。但由于岩性差, 围岩破冒顶、片帮, 底鼓严重, 支架被破坏。经反复维修后, 支架仍继续变形, 且位移量过大, 掘进中也发生过大冒顶, 造成人员伤亡事故, 危及巷道的掘进与维护。而且有时这些巷道还是将来生产时的运输主巷, 服务年限长, 必须尽快解决排除永久性支护问题。为了解决这些问题通常会采用巷道喷浆注浆技术。巷道喷浆注浆技术与传统的喷浆作业方法不一样。过去的喷浆技术在喷浆施工中回弹量多、粉尘量大, 严重污染了工作环境和井下空气, 造成一定浪费, 影响了锚喷支护新技术的应用与发展。而巷道喷浆注浆技术对锚网索支护巷道进行喷浆、注浆加固可以使杆体与空气和地下水间的联系被彻底隔绝, 有效阻止了锈蚀反应, 这样可以长期保证支护体系的稳定性和锚杆的锚固能力。由于浆液能够与锚杆及岩体全面接触, 可以使杆体与钻孔间隙、周围岩体的缝隙全部填满, 从而形成“网络”效应, 就像自然界中树木的主根与须根的共同固结作用一样, 使锚杆受力传递的连续性和可靠性得以充分保障, 能够全面协调围岩自身的承载能力, 同时可以充分发挥锚杆、锚索自身的加固性。在锚索、锚杆和浆液的共同作用下, 注浆范围内的所有岩石被胶结加固成一个整体圆涵, 保护着整个巷道的自由空间。
1 巷道喷浆技术的特点
巷道喷浆技术具有物理学性质, 可以有效提高岩石层整体的强度以及稳定性。因为注入的浆液可以将大岩石块与石块之间存有的碎石块胶结在一起, 从而改善岩石的物理性质。
而且因为注入的浆液有胶合的特性, 所以浆液可以全面接触到岩石整体以及锚杆, 将钻孔与锚杆以及岩石之间存有的缝隙全部填满, 形成一个"网络效应"。这就好比在自然界中的树木主根与须根之间可以共同固结的作用是一样的。浆液可以有效加强锚杆在受力传递过程发挥的连续特性以及可靠特性, 有效加强锚索与锚杆之间的加固性能, 同时围岩自身的承载能力也可以得到全面的协调。
浆液注入后, 浆液可以使杆体和能够将其氧化的地下水和空气隔绝开来, 起到了阻止杆体锈蚀的作用, 同时也可以长期的保证锚杆的加固性能以及支护体系的稳定性能。注浆范围内的全部岩石在锚杆、锚索以及浆液三者之间的共同作用下被胶结成一个整体, 共同保护着整个巷道 (硐室) 的空间自由。
充分利用浆液的特性, 通过向巷到中注浆, 可以使岩石周围存在的间隙以及裂缝填满, 是一些散碎的岩石块胶结成一个整体, 以一个注浆加固带的形式来承载支护结构体, 在很大程度上增强了岩石层的稳固性, 加大了支护结构的承载压力的能力, 组织了岩石层松动的范围扩大情况。不仅有效地降低了工程维修费用, 还很大程度上延长了巷道的使用年限。
2 巷道喷浆的内容
2.1 喷浆技术质量要求
1) 喷浆的配料主要有水泥、瓜子片和黄沙, 三者的比例应该保持在1:2:2, 又或者是水泥与混合料相配比, 比例为1:4。如果使用混合料来进行喷浆, 配料中可以加入速凝剂, 速凝剂可以随喷随掺, 其占水泥量的4%~6%就可以。如果采用第一种配料的话, 速凝剂就可以减少到占水泥量的3%即可。所用的水泥要采用型号为325#的硅酸盐水泥, 喷社的厚度控制在50mm左右;2) 在巷道进行喷射浆液的过程中, 通常是以出料量的变化为标准, 及时调整给压的水量和风量, 确保水灰的准确比例。尽量使湿混凝土在喷射的过程中保持其黏塑性, 回弹量少, 粘着力强, 表面保持潮湿光泽, 喷射后保持混凝土, 密实、无流淌;3) 喷浆机选用转子-Ⅱ型, 喷射式可以采用干喷的方式, 工作风压保持在0.2MPa~0.3MPa内, 工作水压最好控制在0.3MPa~0.4MPa, 喷浆料需要先过筛, 基本骨料的颗粒直径控制在15mm内即可。
2.2 喷浆施工顺序及工艺
在进行喷浆前要先做好准备工作, 要先将受喷面冲洗干净。在喷浆的过程中要掌握好顺序喷射顺序, 由外向内的顺序先喷帮后喷顶, 顶部有两边向中间进行分社, 最后要自上而下的喷射帮部拱基线以下的部分。进行分社的工作人员要严格掌握好水灰比例, 喷头与喷射面尽量做到90°, 喷头与受喷面之间的距离保持在0.8m~1.2m内。喷射式要采用螺旋式按顺时针的方向进行转动喷射, 旋转半径保持在250mm以内, 确保受喷面湿润光泽。
3 优化开拓巷道喷浆技术
这种技术解决了实际困难, 节省了资金, 确保了矿床开来计划, 但工程施工程序较多, 断面形状、尺寸要求较高, 对加快施工速度有一定影响。许多喷浆技术都是在井下现场作业, 造成井下空气粉尘污染, 严重污染了工作环境及井下空气, 并造成一定浪费, 严重影响了锚喷支护新技术的应用与发展。同时容易使工人得矽肺病, 严重影响了井下安全生产, 对工人身体有很大的危害;喷浆会占用较大井下空间和操作工人, 对井下操作人员有一定的安全生产隐患, 同时也不利于扩大井下施工场地。由于喷浆材料混合的配比不固定, 所以工人操作起来随意, 严重影响了材料性能的发挥。
为了改善上述出现的情况, 优化现有巷道喷浆技术, 开拓巷道喷浆技术发展空间, 要及时对施工作业现场进行管理, 保证工作生产安全, 控制巷道喷浆粉尘污染;尽量减少操作空间, 同时还要定期检查工人的身体, 保证他们的身心安全, 并对喷浆材料的配比严格把关, 不可随意变动。
4 结论
通过进行巷道喷浆技术, 可以实现良好的支护作用, 从而各达到一定的预期效果, 有利于施工作业的安全生产。虽然目前的巷道喷浆注浆技术还有不完善的一面, 但是不断优化和开拓喷浆注浆技术, 一定会使这项技术越来越完善, 越来越健全, 越来越成熟。
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煤矿开拓巷道支护技术分析 篇2
1.1 断面形状设计
在对断面巷道形态进行选择时, 无论是拱形巷道断面形态还是梯形断面巷道形态都具有自身的优缺点, 如果从受力角度来看, 拱形巷道断面形态具有较好的承受压力的能力, 相比于梯形和矩形断面要具有较好的优势, 但拱形巷道存在着顶板破碎的危险, 而且会给采掘工作带来一定的阻碍作用, 不利于开采进度的顺利进行, 所以在对巷道形态和支持方式进行选择时, 需要根据实际的情况, 同时还这要对断面尺寸进行确定, 有效的确保安全间隙, 对成本进行综合考虑, 这样才能科学合理的对巷道进行布置。
1.2 支护时间选择
在开拓巷道在建成后, 会受到不同应力的破坏性作用, 而这其中当属切向应力最大, 而径向应力较小, 从而导致巷道存在着很严重的安全隐患, 导致裂缝的发生, 甚至部分裂缝还会存在着延伸的可能。这时巷道的地层会处于塑性状态, 极易出现变形, 所以在开拓巷道完成其矿山压力高峰出现后即需要进行巷道支护。这是通过对巷道进行加固, 可以有效的对巷道的变形进行控制, 确保巷道的安全性。
1.3 巷道支护参数选择
在开拓巷道支护建设工作中, 其中十分重要的一项工作即是对巷道支护进行参数选择, 这可以更好的促进巷道开挖工作的进行。巷道参数选择对于巷道支护施工设计工作更为重要, 根据明确的目标和方法来对巷道支护参数进行选择, 同时还是充分的与巷道项目建设的实际情况和设计标准进行结合, 对支架的承受能力、通风要求、巷道围岩变形速率等进行确定, 从而对巷道支护基底面积基本参数进行选择, 另外还要考虑到生产经济效益。
2 煤矿开拓巷道支护形式
煤矿开拓巷道支护工作, 需要根据开拓巷道的实际情况来对开拓巷道支护形式进行分类。
2.1 砌碹支护方式
这是早期较为常用的一种支护方式, 通常会在一些矿硐室的大型巷道中进行应用, 而且根据其拱支护材料的不同可以将其分为三种支护方式, 即混凝土砌块支护、浇混凝土支护和钢筋混凝土支护, 但砌碹支护方式作为刚性被动的支护方式, 其施工量较大, 建造成本较高, 对于围岩大变形等情况具有不适用性, 因此只在一些特殊的巷道和硐室内进行使用。
2.2 棚式支护方式
在上世纪九十年代初期, 利用土结构、钢筋混凝土框架和金属支架等类型的棚式支护方式得以在开拓巷道支护中进行应用, 同时在其技术不断完善过程中, 当前木框架和钢筋混凝土框架已应用的较少, 而金属支架由于其具有刚性和柔性的特点, 所以其应用较为广泛。但棚式支护方式也属于被动支护方式的一种, 在一些较为复杂或是条件较差的情况下, 不能对周围岩石变形的支护中发挥出良好的效果, 而且建设成本较高。
2.3 锚喷支护方式
锚喷支护作为煤矿开拓巷道支护技术中较为重要的一种, 在支护工程中使用已有几十年的时间, 利用锚喷支护与围岩作用可以有效的起到良好的加固效果, 有效的将围岩自承能力有效的发挥出来, 确保了紧支撑的实现, 而且在开拓巷道建设中, 有效的降低了风和水流所带来的影响, 确保了周围岩层强度的加强。而且随着锚喷支护技术的不断发展和完善, 其应用范围得以不断扩大。
2.4 注浆加固方式
对煤矿开扰巷道进行支护, 其是在打破原有岩应力作用的基础上, 重将对巷道岩应力进行分布置, 确保其达到分布的平衡和稳定, 从而确保生产的安全。所以可以利用注浆加固方式方, 对于一些破碎岩体可以向围岩进行注浆, 从而有效的提高围岩结构的强度, 使其承载能力得以提升, 从而获得良好的加固效果。
2.5 复合支护方式
在一定程度上由于人工应力控制方法复杂, 所以还没有得到大规模的推广和应用。复合支护是用两种或两种以上的支护方法相结合的方式, 可以有效发挥每类支护方式的性能, 进而实现两种支护方式的优势互补, 复合支护方式可以发挥更好的支护效果而具有更广泛的应用范围。复合支护方式虽然范围广, 但成本高, 存在支护形式选择匹配问题, 根据巷道具体条件, 需要合理的选择复合支护方式, 才能达到预期的效果。
3 煤矿开拓巷道支护存在的问题及对策
根据煤矿的实际情况, 对煤矿开拓巷道支护技术应用进行了分析, 在煤矿巷道掘进过程中, 合理设计开拓巷道的支护方式, 以保障煤矿巷道建设工作的安全和高效运行。针对煤矿开拓巷道支护建设中存在的问题, 建议采取以下相关改善措施。
煤矿开拓巷道支护问题是煤炭工业的一个主要问题。在开拓巷道建设中, 存在的问题主要为:由于围岩表面的结合能力比较差, 加上构造应力相对薄弱, 而容易出现过大的变形和破坏现象, 从而容易形成粉碎区;其次围岩的应力和变形容易导致巷道围岩受到破坏, 所以在软岩开拓巷道建设中, 仅仅采取单一的措施不能满足实际工程的需要, 应根据所存在问题的原因, 合理采取相应的支护措施。对开拓巷道进行应力控制过程中, 需要合理布置巷道内部的应力分布, 采取手动方式或者机械措施优化巷道应力分布, 合理设计开拓巷道截面形状和尺寸, 优化巷道围岩应力状态, 合理分布周围的残余应力, 进而合理控制巷道周围岩层的变形和应力分布, 所以在改进开拓巷道支护存在的问题过程中, 需要通过对矿山地质数据密集型分析, 合理布局巷道支护方式。在开拓巷道的薄弱环节, 加强支护刚度, 增强岩石表面约束力, 避免破碎带向纵深方向发展, 提高围岩的承载能力, 以减少对围岩的破坏, 保持围岩整体的稳定性, 同时尽量使岩层周围平滑, 避免产生应力集中的状况, 合理使用复合支护方式, 加强开拓巷道的支护强度, 防止开拓巷道支护的过度变形。
4 结束语
近年来, 煤矿企业加大了开采的力度, 而且开拓巷道的埋深度得以不断增加, 在这种情况下, 在施工中所遇到的地质环境则会更加复杂化, 这使巷道支护工作的难度得以进一步增加, 所以需要科学合理的应用煤矿巷道支护技术, 加快推动煤矿巷道支护技术的创新和发展, 确保煤矿生产的安全性和可靠性。
参考文献
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软岩矿井开拓巷道支护研究 篇3
1 开拓准备巷道支护遇到的问题
矿井建井初期,立井到底后,施工井底车场和主要运输巷、主要进、回风水平巷道时,由于开采深度深、井巷工程施工集中,平常的锚喷网支护、单一的架棚支护,根本不能支撑巷道周围的地压力,随着开采范围不断扩大,巷道系统日趋复杂,巷道只能前掘后修,修过再修,严重影响了矿井正常生产。
2 开拓准备巷道支护分析
“软岩”矿井工程支护是一个复杂的系统问题,必须从分析矿井地质条件入手,对矿井开拓延深方式、开拓准备巷道层位选择、巷道布局及巷道密度确定、巷道水治理、巷道支护方案、工程技术管理、工程质量管理等方面进行系统的研究,从而提出“软岩”工程的合理治理方案。通过对顾北矿区巷道破坏情况的调查研究,总结出了矿区“软岩”开拓准备巷道破坏的几种类型如下:
1)岩石膨胀破坏型。这种破坏形式多由矿井开拓方式、开拓准备巷道层位选择不合理造成。因顾北煤矿开采水平地层-645 m,位于9槽与11槽煤之间的泥岩、黏土岩、炭质泥岩、砂质黏土岩等都是一些膨胀性岩石。所施工的巷道在很短的时间内就出现大量巷道被压垮,底板膨胀鼓起,拱顶下沉,两帮收敛,发生较大变形,巷道几乎被压垮。经多次加强翻修后仍无法正常使用。
2)近距离巷道相互扰动破坏型。这种破坏类型是由于局部工程设计不合理,巷道密度过大而支护强度相对不足,造成近距离巷道交替破坏。如顾北煤矿-645 m水平井井底车场、泵房、泵房通道、泵房管子道、大巷、电机车修理间均为近距离布置,巷道施工,造成该区域岩层失稳,巷道难以支护。水平大巷之间的严重相互干扰造成该区域岩层失稳,对巷道轮番加强翻修,仍变形不止。
3)断层干扰破坏型。这种破坏类型是由于掘进面掘进过程中,顶板超前支承压力向巷道传播,巷道支护强度相对不足引起的。如顾北矿南翼轨道大巷,采用直墙半圆拱锚网喷锚梁支护,静压期巷道变形很少,基本保持完好。接近f
3 “软岩”矿井开拓准备工程治理对策
优化矿井开拓方式,合理选择开拓准备巷道布置层位。
1)矿井开拓工作对全矿井安全生产有着重大的影响,应从设计源头选择矿井合理开拓方式,避开支护难点层位。如顾北煤矿9槽与11槽煤之间,由泥岩、黏土岩、炭质泥岩、煤和砂岩组成。巷道底板多为炭质泥岩、泥岩及黏土岩等具有剧烈膨胀性的岩层,是矿井最差最难支护的层位之一。通过对矿井地质资料进行深入细致的分析,只要合理的布置层位,强膨胀层位不接触巷道底板,巷道尽量避开强膨胀层位,就能减少巷道的支护难度。
2)重视研究巷道密度对支护的影响。设计上应根据区域构造、巷道所处层位、节理裂隙发育情况、巷道性质等灵活确定局部巷道密度。遇有特殊情况,必须加大支护强度,确保巷道之间不发生干扰。如顾北煤矿在南翼轨道大巷和南翼回风大巷的巷道工程设计中,两巷之间的距离只有35 m时,两巷同时施工相互之间的干扰明显,经过修改设计,两巷之间的距离扩大到50 m时,两巷同时施工,相互之间的干扰明显的得到了控制。
3)在膨胀的岩层中布置巷道采取的措施。我们重点研究一下在膨胀的岩层中布置巷道应采取的措施,首先应尽最大可能避免在膨胀岩层中布置巷道,若必须布置应采用复合支护形式加强支护。施工时必须留有一定的卸压空间,允许巷道周边应力峰值向围岩深处转移,以减小二次支护受力。在二次支护后要及时封闭巷道周围岩层,要通过不同层位巷道的矿压观测数据的准确分析,合理确定二次支护的最佳时机,一定要在一次支护有序卸压后再及时进行二次加强支护。如顾北煤矿在南翼轨道大巷就布置在9槽与11槽煤之间,巷道周围多由泥岩、砂质泥岩、黏土岩、炭质泥岩、砂岩等组成。巷道底板多由砂质泥岩、泥岩及黏土岩锚、喷网支护后在一个月左右的时间里巷道严重变形,上压、底鼓两帮来劲严重且一般支护难以奏效,如图1所示。
我们经过长期摸索的施工经验和现场实测的结果表明,膨胀岩层中布置巷道,它对巷道的破坏是有规律的,也是可以治理的。经过观察与实测,膨胀岩石的变化和岩石本身受风水侵蚀的时间有着密切的关系。巷道的变形量随着时间的增加而逐渐加大,经过分析研究,我们认为风水侵蚀膨胀岩石和封闭风水侵蚀膨胀岩石的时间是使巷道破坏的两个重要原因。支护受力不均是使巷道破坏的另一个原因。针对上述原因我们采取的措施是:a.让膨胀岩石在巷道爆破后有一定的释放空间,爆破断面扩大100 mm～150 mm,架棚断面扩大50 mm～100 mm,架棚后用碎矸石充填,这样允许它扩大150 mm左右。b.及时封闭膨胀岩石,根据观察顶帮30 d可发生位移150 mm左右,只要在30 d内将膨胀岩石封闭住,以后的时间和巷道就能基本处于稳定。我们采取的封闭膨胀岩石的方法是金属棚内喷浆加先浅孔注浆,孔深0.6 m。注浆压力要求达到2 MPa再加深孔注浆,注浆孔深1.8 m。压力要求达到3.5 MPa。封水效果几乎可达100%。架、喷注后把壁后的松动矸石、金属棚和喷射混凝土有机连接在一起,形成强大的抗压体,把巷道稳定住。根据顾北矿施工队伍的月进度70 m～80 m,每月移2次～3次耙矸机,喷浆拱顶部紧跟迎头20 m,两帮部喷浆紧跟耙矸机。浅孔注浆止后喷浆10 m。这样完全有条件在30 d之内把膨胀岩石封闭住。
4)重视巷道底板的设计和底板水的治理,软岩巷道矿压显现的特点是四周来压,因此支护体不允许有薄弱点。开拓巷道破坏表现除墙体剪裂,两帮内敛,顶板下沉,显示压力外底板鼓起也是一项重要表现,治理膨胀型底鼓的措施可采取先释放后治理的方法,巷道底板膨胀岩石暴露后,让其施工废水在底板浸泡,然后断掉水源,进行打200 mm地砰注浆封闭施工巷道底板下的膨胀岩石。即在移耙矸机前任施工水留在巷道底板10 d～15 d,移耙矸机时让底板洼100 mm。移耙矸机后在耙矸机跟前挖一大水泱截断迎头所有水源,用风泵和管道排水,在距耙矸机100 m后,在不影响正常掘进的情况下进行铺永久轨道、打地砰、砌水沟和注浆工作。要点是做好供排水的管理,防止底板积水引发膨胀岩石膨胀。
4 安全经济技术效果明显
顾北煤矿通过对位于-648 m水平的9槽与11槽煤之间的泥岩、黏土岩、炭质泥岩、煤和薄砂岩等“软岩”开拓巷道破坏类型的深入研究,针对矿井的地质特点,因地制宜地确定了顾北煤矿开拓准备工程的综合治理对策,对巷道开拓延深工程的布置方式进行了大胆调整,改变了巷道“前掘后返”的被动局面,解决了长期困扰矿井安全生产的开拓巷道支护问题,取得了良好的综合效益,安全生产得到了保障,同时为顾北煤矿深部开拓准备工程软岩支护积累了宝贵经验。
参考文献
浅析煤矿矿井开拓及巷道布置改进 篇4
1 矿井开拓与巷道布置改进应遵循的原则
(1) 应本着实践第一的宗旨和安全生产为第一要务。矿井开拓与巷道布置必须符合“煤矿安全生产试行规程”及有关的若干规定, 不断地在生产实践中积累总结经验, 提高劳动生产率, 不断地改进和完善矿井开拓与巷道布置。
(2) 矿井开拓与巷道布置应合理集中, 克服分散现象。对于一般的大中型矿井, 应尽量以一个水平和较少的采取来负担矿井的生产任务;对于多水平生产的大型矿井, 应在充分发挥各水平和各采区生产潜力的同时, 尽量减少生产水平个数, 逐步实现合理集中生产。
(3) 应遵循有关的技术政策, 力求在经济和技术上合理, 以达到降低掘进率、提高每米开拓巷道的获得煤量、较少巷道维修工作量、节约支护材料与开拓费用、降低吨煤成本的目的, 为提高煤质创造利好条件。同时也要考虑到进一步挖掘矿井潜力, 为提高煤炭产量留有一定的余地。
2 矿井开拓及巷道布置改进的主要途径
改进矿井开拓与巷道布置的目的在于实现矿井的合理集中生产, 以较少的开拓和准备巷道的掘进及维修工程量, 获得更多的采煤量, 改善矿井技术经济指标, 实现煤炭生产的较好发展。改进矿井开拓与巷道布置的主要途径可归结为以下几条。
(1) 合理选择工作面长度, 为提高回采工作面单产创造条件。提高回采工作面单产是生产矿井挖潜增产的主攻方向。在矿井开拓与巷道布置方面, 主要应合理选择工作面长度, 减少巷道工程量, 为提高回采工作面单产及采区集中生产创造条件。生产矿井根据本矿的具体条件和生产实践的经验总结, 并综合考虑今后的发展方向, 选择和确定适宜的回采工作面长度, 是改进矿井开拓和采区巷道布置的基本依据。
(2) 采区巷道联合布置, 提高生产能力。开采煤层群时的采区巷道联合布置是改进矿井开拓与巷道布置的重要内容和途径, 也是生产矿井合理集中生产中如何布置采区和设计新采区经常需要考虑和研究的重要问题。我国开采缓倾斜和倾斜煤层群的矿井数目和产量所占比例都很大, 约为90%左右, 其中大部分矿井在不同程度上都采取了采区巷道的联合布置。
开采煤层群时, 采区巷道联合布置可以扩大采区储量、延长采区服务年限, 增加同时生产的工作面数目, 提高了采区生产能力, 减少矿井内同时生产的采区数目。这样, 战线短, 减少了辅助生产环节, 有利于改善矿井各项技术经济指标。
(3) 矿井集中开拓, 充分发挥水平大巷和矿井设备的效能。对于划分阶段或盘区进行开拓的大中型煤矿, 矿井集中开拓侧重于采用岩石集中大巷, 适当加大新水平的阶段高度和提高水平的生产能力。
通过矿井开拓与巷道布置的改进和对矿井生产系统中薄弱环节的技术改造, 提高水平的生产能力是矿井合理集中生产的重要途径, 也是多水平生产的大型矿井, 逐步减少同时生产的水平数目, 实现集中生产的有效措施。
(4) 生产矿井合理集中, 以利于矿区的持续稳产和高产。随着煤矿生产和技术的发展, 按照合理集中生产的要求, 有的矿井开采深部时, 进一步改进矿井开拓与巷道布置, 往往会受到矿井范围、井田划分等的限制, 因此不得不突破原有的矿井范围, 采取调整扩大井田范围和井口合并等措施, 改变矿区内生产矿井的部署, 以利于矿区的持续稳定高产, 并取得较好的技术经济效果。
生产矿井的合理集中, 可以缩短战线, 减少巷道开拓和维护工程量, 减少占地和建筑面积。这样, 不仅能适应矿井当前生产的需要, 对生产矿井的长远发展也有着重要的意义。
3 矿井开拓与巷道布置改进的意义
煤炭是工业的粮食。随着国民经济的发展, 煤炭产量不断提高, 生产工艺不断改革和创新。根据煤炭生产的特点, 为了实现矿井的合理集中生产, 迫切要求不断地改进矿井开拓与巷道布置, 以适应生产发展的需要。
改进矿井开拓与巷道布置, 是煤炭工业技术政策的重要组成部分, 是不断提高管理水平的重要途径, 也是执行安全生产的切实保证, 有利于取得较好的技术经济效果。其意义可归结为以下几点。
(1) 为生产矿井挖潜增产创造条件。矿井开拓与巷道布置的改进与发展, 是在适应产生发展、满足生产需要的大前提下, 使矿井系统简单、布局合理, 以较少的开拓工程获取较多的煤量。生产矿井的实践经验表明, 改进矿井开拓与巷道布置, 实现合理集中生产是矿井挖潜增产的有效措施。
(2) 为煤矿生产的机械化发展创造利好条件。用于开拓、准备和回采的巷道是为矿井生产服务的, 是随回采工艺、矿井的技术装备的发展而不断变化和改进的。随着新型高效能运输设备的不断投入, 使得回采工作面单产和采区生产能力不断提高, 生产更加集中。为此, 矿井开拓与巷道布置必须适应生产技术的发展, 充分考虑机械化水平提高的需要, 为进一步发挥机械设备的效能创造利好条件。
(3) 使回采和掘进在发展中相互密切配合。煤矿生产过程中, 生产和准备之间的矛盾是经常存在的, 回采和掘进之间的比例关系也是依据条件的不同而不断变化。寻找和掌握它们之间的规律性极为关键。为此, 在发展生产过程中, 必须不断地改进矿井开拓与巷道布置, 狠抓薄弱环节, 组织积极的平衡。在留有余地的情况下, 经常保持回采和掘进之间的合理比例关系是尤为重要的, 可以为当前矿井的生产和长远的持续发展打下良好基础。
摘要：改进煤矿矿井开拓与巷道布置, 实现合理集中生产是当前煤矿生产的技术发展方向, 也是煤炭工业发展中具有战略意义的重大技术措施, 能够为煤炭企业获得极佳的技术经济效果创造利好条件。
关键词：矿井开拓,巷道布置,改进
参考文献
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主要开拓巷道防扩修关键技术研究 篇5
关键词：防扩修,软岩巷道,支护方案
0 引言
随着煤炭开采深度不断加大, 巷道支护问题日显突出, 成为一些矿区高产高效与安全生产的主要制约因素。淮北矿业集团某新建矿井一水平主要开拓巷道在掘进期间受诸多因素影响, 出现了不同程度的变形、破坏。如果不对其采取合理的防扩修手段, 巷道将不可避免地陷入反复修复的恶性循环[1]。
1 原巷道支护失效原因
淮北矿业集团某新建矿井82采区运输巷道设计断面为直墙半圆拱形, 采用U36棚式支护, 巷道掘出短期内就出现明显变形, 两帮及顶底板最大移近量分别达到734 mm和600 mm, 已难以满足巷道的正常使用要求。
根据现场调研巷道变形主要原因为以下几个方面。
1.1 巷道围岩压力大、岩体强度低
围岩岩性以泥岩、砂质泥岩为主, 受断层构造影响节理、裂隙较为发育, 岩体强度低, 在高应力作用下巷道浅部破碎岩体极易产生强烈剪胀变形。
1.2 未采取控底措施
由于现有巷道底板未采取支护措施, 在巷道顶帮支护后, 巷道底板往往成为巷道变形、破坏的突破口。
1.3 支护方式不合理
U型钢棚式支护在直墙半圆拱形巷道中抗侧压能力很差, 支护承载结构稳定性较差, 伴随着底鼓使得该支架结构稳定性进一步降低。
1.4 支护围岩相互作用关系较差
从现场调研情况来看, 支架架设初期即与围岩之间存在大量不规则间隙, 导致支架初期不承载或承受偏载, 严重制约了支架的承载性能的发挥[2]。
2 数值模拟分析
为了分析支架与围岩相互作用关系, 采用FLAC二维数值模拟软件, 建立支架均匀承载、空顶、拱部存在空隙、右帮存在空隙的4种典型的支架与围岩关系模型[3]。支架围岩相互作用模型如图1所示。
模型平衡后, 支架变形情况如图2所示, U型钢支架最大弯矩如表1所示。
相同围岩应力情况下, 支架变形的不同主要原因是由于支架架设初期与围岩接触情况不同, 导致其承载后受力不同[4,5]。
在实际情况下, 空隙分布是不规则的, 是上述几种典型空隙的任意组合。绝大多数的支架在很低的载荷 (主要原因为承受偏载) 作用下便失稳破坏, 难以发挥支架的承载能力。
3 防扩修方案
由上述对原支护方案失稳原因的分析, 从提高围岩强度、承载结构稳定性、改善支护围岩相互作用关系以及补强支架力学薄弱环节4个方面考虑, 提出新型防扩修支护方案[6], 如图3所示。
3.1 进行壁后充填注浆
在支架围岩之间铺设钢筋网, 钢筋网主筋为φ12 mm圆钢, 辅筋为φ10 mm圆钢, 网格大小为80 mm×80 mm。对巷道表面实施喷浆, 喷层厚度控制在35 mm±2 mm, 然后进行注浆, 浆液为水泥浆, 水灰比控制在0.6∶1～0.7∶1之间, 注浆锚杆长2.0 m, 注浆锚杆间排距为1 200×1 500 mm, 起注高度0.5 m。
3.2 提高支护体强度和稳定性
针对现有棚式支架的薄弱部位, 在巷道帮部及拱部合理位置采用小孔径预应力锚索进行结构补偿, 锚索规格为φ17.8×6 500 mm的锚索作为支架补偿工具。帮脚锚索以在不影响正常施工进度的前提下, 最大限度地贴近巷道底板, 锚索排距1 000 mm。要求每个锚索孔使用4支Z2350树脂锚固剂, 且锚索预紧力不低于70 kN。此外, 锚索托梁采用矿用工字钢加工, 长870 mm, 中心钻φ20 mm圆孔。
采用上述防扩修方案后, 巷道围岩变形得到了有效控制, 保证了巷道的长期使用要求, 巷道避免反复扩修的恶性循环, 经济效果明显。
4 结论
针对采用棚式支护的高应力软岩巷道, 支架的破坏多为结构性破坏, 防扩修的主要思路为在提高围岩强度的同时, 改善支架围岩相互作用关系以及提高支架薄弱环节的承载能力。
参考文献
[1]肖锋.软弱围岩巷道U型钢可缩性支架联合支护机理研究[D].成都:西南交通大学, 2007
[2]钱鸣高, 石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2003
[3]孙晓明, 何满潮.深部开采软岩巷道耦合支护数值模拟研究[J].中国矿业大学学报, 2005, 34 (3)
[4]王彩根, 王悦汉.整体壁后充填对提高拱形金属支架支护阻力的影响[J].中国矿业大学学报, 1994 (1) :1-5
[5]何满潮.软岩巷道工程概论[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1993
开拓巷道排矸运输系统研究与优化 篇6
目前, 钱矿公司开拓工程处于深部、远部、辅助环节较多, 加之地质构造复杂, 施工难度大, 相对更需要较多人员。我公司现有4个开拓区, 10余个开拓工作面正常进尺, 月进尺500米左右, 现有矿车总数为1250辆, 矿车供应十分紧张, 经常出现因矿车供应不足, 工作面矸石堆积过多, 影响开拓正常进尺的问题。急需改善排矸工艺, 以解决矿车周转紧张的局面。
2 传统排矸工艺分析
六采回风山设计净断面4.8×3.4m, 设计工程量550米, 它是九采区专用回风巷的上部巷道, 下部连接六至九采回风巷, 上部连接-450水平回风巷, 也是矿井定为“突出矿井”后, 矿井西翼通风系统改造工程, 矿井延深设计新修改部分的增加工程, 可有效解决矿井产量的逐年增加造成的西翼工作面的通风能力不足问题。
按照传统施工工艺, 迎头打眼爆破进尺后, 由绞车司机将空矿车提升至迎头后耙斗机溜矸槽下方, 耙斗机耙矸装车后, 将装有矸石的重车松车下放至下车场, 下车场重车满足一列车要求时, 由蓄电池机车牵引至大巷车场, 然后将大巷车场空车牵引至斜山下车场, 大巷车场的重车由井运区专业运输工牵引至副井井底车场, 经副井提升机提升至地面, 翻矸机将矸石清空后经副井送到井底车场, 再经由井运区专业运输工牵引空车至大巷车场, 完成整个矸石提升运输全过程。由于全矿矿车供应紧张, 经常出现因矿车供应不足, 工作面矸石堆积过多, 影响开拓正常进尺的问题。
3 创新排矸工艺流程
3.1 设计优化
我们针对排矸不及时问题, 从工程设计开始, 优化施工施工设计, 通过施工联络巷的方式将六采回风山与-600水平主运皮带巷相连, 沿联络川一侧下卧800mm深、800mm宽的刮板输送机道, 铺设40T刮板输送机一部, 使刮板输送机位于轨道下方不小于600mm, 同时刮板输送机与轨道水平间距不大于400mm, 刮板输送机机头段逐步抬高, 使其搭接至主运皮带。机尾附近10米使用混凝土浇注施工卸载槽, 并在机尾后方施工排水泵窝, 防止刮板输送机道积水。 (图1)
3.2 斜山运输排矸系统优化
六采回风山迎头耙斗机装岩后, 斜巷采用绞车牵引翻斗式矿车运输, 翻斗式矿车到下坡头后翻入刮板输送机。
翻斗式矿车工作原理:绞车司机与耙斗机位置信号工互发信号联系好后, 开动75KW绞车, 每次提升牵引三个翻斗式矿车, 提升至距耙斗机2米左右时, 减速慢行, 根据信号工信号及时停车, 耙斗机耙矸装车后, 启动75KW绞车将翻斗式矿车下放至下车场矸石卸载点并停车, 使用信号联系40T刮板输送机司机开车, 然后打开翻斗式矿车限位器, 推动翻斗使矸石翻入刮板输送机, 翻斗自动复位后, 闭合限位器, 重新将空车提升至耙斗机附近, 如此往复提升运输。
3.3 平巷运输排矸系统优化
翻斗式矿车将矸石翻入40T刮板输送机后, 矸石经40T刮板输送机送至主运皮带, 混同在煤流中经皮带运输、主井提升至地面, 最后经地面分选系统将煤矸分离, 矸石运输至矸石仓。完成整个排矸运输过程。
4 优化效果分析
此次优化摒弃传统的矿车载矸后经大巷运输、副井提升至地面翻矸的排矸模式, 斜山使用绞车提升翻斗式矿车运输, 平巷采用皮带、刮板输送机运输;完全不使用矿车运输, 节省矿车70辆, 全矿矿车周转率提高10.5%以上;由于不受矿车制约影响, 月进尺效率由原来的42米提高到50米, 提高了19%以上;节省蓄电池机车及大巷运输用工, 提高开拓用工效率, 节省人工成本;由于耙矸装矸及时, 避免工作面矸石堆积, 有利于轮尺看线及下部炮眼的钻进, 提高光爆效果, 保证工程质量, 排除安全隐患, 为生产准备的正常衔接提供了有力保障, 同时, 创造社会和安全效益明显。
5 结论
公司实施连续式排矸运输系统效果明显, 目前在八采二中运煤平石门、十采四中回风斜石门、-600西六至九采回风巷等开拓及套修工作面施工中也有应用, 改变原有采用矿车运输方式, 通过施工溜煤井、联络川等方式使之具备铺设皮带或溜子的条件要求, 直接将开拓迎头与皮带巷主运皮带联系起来, 变传统的矿车载矸为皮带 (溜子) 运输。优化了排矸系统, 简化了施工工序, 巷道质量标准化明显提高, 开拓工程事故率明显降低, 开拓单进水平创全国较好记录, 取得巨大的安全和社会效益。
摘要：钱家营矿是开滦集团的主力矿井, 每年开拓进尺6000米以上, 随着生产水平的不断推进, 同时受矿井“定突”、矿井通风能力、九采区衔接、矸石充填优化及水平延深影响, 开拓进尺压力不断加大。公司为有效应对采掘衔接紧张和矿井升突给开拓延深工作带来的巨大影响, 不断提高开拓进尺效率和单进水平, 积极推动施工工艺创新及效率提高, 改变传统设计思维, 优化施工方案, 再造工艺流程, 在开拓施工中实施连续式排矸系统, 有效提高岩巷进尺效率, 为生产准备的正常衔接提供了有力保障。
关键词：采掘衔接,施工工艺创新,连续式排矸系统,进尺效率
参考文献
[1]杨建中.矿井岩巷大断面掘进运输系统改造[J].科技情报开发与经济, 2007 (2) .
[2]孙传军, 郑思达.岩巷快速掘进技术研究[J].江西煤炭科技, 2010 (4) .
开拓巷道 篇7
宁夏红一煤矿位于宁夏银川市, 设计生产能力为2.4 Mt/a, 主、副、风立井筒布置同一个工业场地内。井田构造复杂程度为简单偏中等, 瓦斯矿井, 自燃煤层, 煤尘具有爆炸危险性, 井田水文地质条件复杂。岩性综合柱状如图1所示。井筒穿过的地层主要为第四系、古近系, 落底于石炭系上统土坡组。主立井、副立井、回风立井穿过表土层、煤层风氧化带厚度300~400 m。古近系为砂、砂砾和粘土、亚粘土的互层, 其中细砂、中砂、粗砂层厚度1.25~41.65 m。古近系底部多为半胶结砂砾石, 钙质、泥质半胶结, 分选差, 砾径3~5 cm, 最大15 cm, 磨圆度差, 孔隙式接触式胶结, 孔隙较发育。基岩风化带由砂岩、泥岩、煤层组成, 厚度10~40 m, 裂隙较发育, 红墩子勘查区富水性较强。该矿井可采煤层由上往下分别为4、5、5下、8、9、10共计6层煤, 煤层倾角在12°~18°。
2 井筒落底层位设计方案比较
从井筒穿过的地质条件和可采煤层赋存情况分析, 设计对井筒落底水平考虑了2个方案。
2.1 方案1:浅部立井 (+755 m立转暗斜井车场) 开拓方式
主、副、风井位于同一工业场地, 位于井田西部煤层风氧化带之外H3线附近。主立井井口标高+1 203.5 m, 副立井井口标高+1 203.8 m, 回风立井井口标高+1 204.0 m。考虑主、副、风井井底车场硐室的围岩条件以及使用与施工便利, 设计副井井筒落底+725 m标高 (井底水窝标高) 、主井井筒落底+725 m标高 (清理撒煤标高) 、回风立井井筒落底+755 m标高 (立转暗斜井车场标高) 。根据煤层分组情况, 初期开采上煤组 (4、5煤) 时, 沿3DF11断层北侧伪倾斜布置3条暗斜井, 暗斜井兼作首采区的3条上山, 上山煤柱与断层煤柱重合, 后期开采下煤组 (8、9、10煤) 时, 再增设1条轨道上山与1条回风上山。其中暗主斜井长1 074 m, 倾角为16.5°;暗副斜井长1 074 m, 倾角为17°;暗回风斜井长1 082 m, 倾角为15°~17°。在后期开采12、22分区时, 于红墩子断层西部2301钻孔附近设后期副立井、回风立井, 满足后期辅助运输及通风需求。该方案剖面如图2所示。
该方案的优点: (1) 主、副、风井工业场地距离规划工业园最短, 联系工程量最省, 外部建设条件相对优越; (2) 轨道石门、回风石门均位于同一个水平, 利于巷道的施工; (3) 井筒落底较浅, 工程量最省; (4) 工期较短; (5) 工广场地煤柱与煤层风氧化带煤柱重合, 压煤量较小。
缺点: (1) 3条暗斜井均为下山掘进, 条件相对较差; (2) 21分区下山提升时增加提升环节, 提升费用较高; (3) 矿井水全部自流到+450 m水平车场排水泵房, 通过暗主斜井、副立井排出地面, 设备、井巷工程量费用较高, 排水费用较高; (4) 主井底采用水平下清理方式, 排水、清理撒煤较为不便。
2.2 方案2:浅部立井 (+450 m水平井底车场) 开拓方式
方案2与方案1的井口位置、工业场地、首采区位置及上山布置方式完全相同, 其中暗主斜井长为1 074 m, 倾角为16.5°;暗副斜井长1 074 m, 倾角为17°;暗回风斜井长1 082 m, 倾角为15°~17°。仅主、副井井筒落底标高不同。
为了解决副井后期提升以及主井井底撒煤的清理、井筒淋水的自流问题, 设计主、副井井筒落底标高+450.0 m。该方案布置如图3所示。
该方案的优点: (1) 主、副、风井工业场地距离规划工业园最短, 联系工程量最省, 外部建设条件相对优越; (2) 主、副井落底+450 m水平, 利于主井底撒煤的清理以及主井井筒淋水的排出; (3) 采区水全部自流到井底水仓, 矿井排水设备、工程量省, 排水费用较低; (4) 后期材料矸石运输费用较低; (5) 工广场地煤柱与煤层风氧化带煤柱重合, 压煤量较小。缺点: (1) +450 m水平轨道石门需独头掘进1 700 m左右, 施工困难, 且存在副井井筒装备期间不能施工等缺点, 工期较长, 投资较高; (2) 3条采区上山均为下山掘进, 条件相对较差; (3) 初期辅助运输存在反向运输, 运输费用较高。
3 方案比较
方案1、2各有优势, 可从3个方面作比较:
(1) 投资方面:方案1投资最省, 方案2比方案1投资约多3 277万元;
(2) 工期方面:方案1比方案2少3个月左右;
(3) 技术方面:方案1在排水、后期运输方面都弱于方案2, 但初期基本没有区别。具体如表1所示。
经以上分析比较, 设计从外部建设条件、工业场地压煤量 (考虑后期工业场地的可扩展性) 、投资、工期等方面综合考虑, 推荐方案1。
4 结论
随着我国西部大开发, 能源基地的转移, 宁夏地区作为能源基地重点开发区域, 越来越多的新矿井存在单倾斜、缓倾角、多煤层群开采问题。因此, 研究该类煤层赋存条件下开拓巷道布置设计优化, 对矿井能够在建设和生产中提高运输效率、减少投资、缩短工期方面具有重要意义, 也可为同类矿井生产建设提供参考。
摘要：针对宁夏红一煤矿单倾斜缓倾角多煤层群煤层赋存条件, 分析了可采煤层间距、可采厚度以及井筒穿过的基岩情况, 通过对井田开拓巷道进行了技术经济分析比较。研究分析结果实现了开拓巷道工程量少, 系统简单、投资少、缩短建设工期, 并节省了生产提升运输费用等。