矿井加固（共3篇）
矿井加固 篇1
矿井加固与串联通风相结合, 可以说是我国矿井建造设计的新思路, 因此对其的研究工作要充分结合我国各地矿井的实际情况, 具体问题, 具体分析, 在矿井的加固工作与串联通风设计上寻找切入点。无论是矿井的加固, 还是矿井的串联通风设计, 都是为了保障矿井开采工作的安全进行, 都是为了保证煤矿工人的人生安全, 其意义是重大的, 所以对矿井加固与串联通风的结合研究必须严格按照安全建设的规范来进行, 要尊重客观事实, 要展现二者结合所带来的矿井安全性能的提升效果。
1、矿井加固的措施与串联通风
1.1矿井加固的措施
矿井加固是矿井安全构建环节的重要施工内容, 直接关系到矿井的安全与稳定, 对矿井进行加固的措施按照通用规范来讲, 主要分为三个方面:一是加固点的明确, 二是加固材料的选择, 三是加固技术的使用。
一、加固点的明确:
对矿井内部加固点的确定, 需要综合分析整个矿井的土质结构、设计方案等等, 找出矿井巷道存在安全隐患的地方, 经过专业的检测和判断, 对其采取加固措施。
二、加固材料的选择:
(1) 即时发泡, 抗压强度高; (2) 聚合物受压后不开裂, 能承受一定的地层运动; (3) 不燃、抗静电可适用于井下防火措施; (4) 施工简单、快捷、高效。
三、加固技术的使用:
矿井加固技术需要结合矿井的实际情况, 充分考虑到加固技术的实用性和安全性, 不断完善施工人员自身的加固技术, 及时更新先进的加固技术和加固设备, 保证矿井的稳定牢固。
1.2矿井串联通风
一、矿井串联通风的定义:串联通风是指风流经过用风地点或区域后, 不排入回风系统而进入另一用风地点的通风方式。
二、矿井串联通风的特点: (1) 串联通风的风量等于各风段风路的风量; (2) 串联风路的总风压等于各风段风路的分风压之和; (3) 串联风路的总风阻等于各风段风路的分风阻之和; (4) 串联风路的总等积孔平方的倒数等于各风段等积孔平方的倒数之和。
三、矿井串联通风的措施:
(1) 局部通风管理:局部通风机设专人管理, 风机安装距掘进巷道回风口不得小于10m, 并同时吊高或垫高, 距巷道底板不小于0.3m, 迎头风量要达到设计风量, 风机设专人看管、挂牌管理、现场交接, 任何人不得随意停开风机;停电停风时, 人员必须迅速撤到全负压风流中去。
(2) 瓦斯管理:严格执行“一炮三检”、“三人连锁放炮”等制度, 工作面及回风流检查不少于3次, 特殊情况相应增加检查次数, 出现瓦斯异常情况串与被串工作面均应立即停止工作, 撤出人员、切断电源, 查明原因, 及时汇报通风工区、矿调度室和矿总工程师, 制定相应措施, 及时处理, 当瓦斯不超过规定时, 方可恢复工作。
(3) 综合防尘:防尘管路吊挂平直, 每隔50m设一个三通阀门, 管路及时延接, 距迎头不得超过15m, 严格执行湿式打眼制度, 放炮坚持使用水炮泥, 放炮喷雾, 风流净化等防尘设施正常使用。
(4) 电气设备管理:电缆、电气设备隔爆性能良好, 绝缘性强, 严防金属撞击产生火花, 杜绝外因火灾和内因火灾, 严禁施工人员拆卸、敲打矿灯;严禁用矿灯进行放炮、严禁试验放炮器打火;电气设备维修按《规程》规定进行操作。
1.3矿井加固与串联通风在构建过程中的联系点
一、矿井加固与串联通风在使用的材料上可以产生联系:串联通风的目的是及时排走有害气体, 带给矿道新鲜空气, 而矿井加固的材料, 便可以尝试加入可以吸附有害气体的新式材料, 在保证矿道安全牢固的前提下, 对矿井的通风工作起到一定的推动作用, 为煤矿工人的井下作业在空气方面发挥较高的作用。
二、矿井加固与串联通风在局部设计上可以有效结合:矿井的串联通风道设计可以与矿井的加固点之间进行结合处理, 通过对矿井的加固点加以设计, 可以很好的辅助矿道的通风系统。矿井的加固形式不能拘泥于固有的模式, 而是要在保证自身加固程度上, 结合到矿井其他安全因素, 通过加固结构、形状的变化来对串联通风起到配合作用。
三、矿井加固与串联通风的构建理念可以发生交融:一般情况下, 我们都是将矿井的加固工作和串联通风工作当做两回事来单独执行, 其实这一思路在某些矿井安全防治工作上并不算是最好的效率。矿井的加固与串联通风完全可以结合矿井的具体情况, 在构建理念上谋求共同之处, 充分发挥两者的相辅相成的作用。
四、矿井加固与串联通风在管理工作上有着相似的监管模式:矿井的加固工作与串联通风工作都是有专门的监管人员在进行维护, 做到有错必改, 有问题必治, 有隐患必退, 都是把开采员工的生命安全看做工作重心, 从大局观上共同为保证矿井安全生产起到重要作用, 因此两者在监管过程上可以找出共同点进行研究和实践。
五、矿井加固与串联通风在技术手段上可以尝试结合创新:矿井的加固技术与串联通风技术往往被我们看成两种不同的施工技术, 但是在矿井安全生产中, 可以发现矿井的加固与通风在某些技术上是可以进行结合性的尝试, 以此可以很好的节省施工时间, 同时又能提高施工技术的安全性能, 减少矿井安全防治工作的难度。
六、矿井加固与串联通风在使用设备上也可以进行尝试性结合创新:矿井加固使用的设备和串联通风使用的设备, 可以在加固点上进行实验性试用, 通过将加固设备与通风设备的结合, 有效地减少了对所需操作设备的复杂程度, 同时也给矿井的畅通带来了很好的整体效果。
2、矿井加固与串联通风相结合的优势
2.1减少工序, 加快矿井安全防治一体化
矿井加固与串联通风相结合, 不仅能够使矿井的通风工作更加顺畅, 还能使矿井在加固与通风环节上所要做的工序减少, 避免了因为工序多而出现的操作问题。通过对矿井加固与串联通风的结合, 可以以此扩大到矿井安全防治工作的各个方面, 建立矿井安全防治体系, 谋求矿井在各安全治理环节上的共同点。
2.2创新矿井加固与通风理念, 提高安全性
矿井加固与串联通风的结合, 是对这两点安全治理理念的有效融合和创新, 对矿井安全防治工作带来了新的动力。矿井加固与串联通风的结合, 不再将矿井加固与串联通风分成两个部分进行, 这在整体安全性能上起到了很大的提高作用, 对矿井的稳定与空气交换形成了很好的相辅相成的作用。
3、总结
矿井加固与串联通风的结合形式, 可以从技术手段、构建理念、使用设备、监督管理等各个方面进行尝试, 谋求矿井安全生产更加高效率化, 更加安全化。基于上述对矿井加固与串联通风结合理念的阐述, 希望广大矿井安全工作管理者, 能够充分认识到这一理念的有效性和合理性, 可以将矿井加固与串联通风在依据矿井自身实际情况下, 进行科学、安全的实践与创新。
摘要：煤矿生产的第一原则就是要保证安全生产, 而要做到安全生产, 就必须对煤矿开采工作的方方面面都进行严格控制, 对煤矿生产的各个环节进行监督管理。本文重点讨论的就是矿井的加固工作与通风工作, 寻求二者之间的共同点, 试图将矿井加固与串联式通风相结合, 形成更加安全高效的矿井结构。基于这一想法, 下文分别从矿井的加固措施、矿井串联通风这两点进行阐述, 并将这两点融入到全新的矿井结构理念中来说明, 希望通过本文的讲解, 能够给我国矿井结构设计领域带来新的思路, 使我国矿井的安全事故得以大大减少。
关键词：矿井加固,串联通风,结合优势
参考文献
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深部矿井交岔点加固技术及应用 篇2
1 工程概况
陈四楼矿交岔点开口位于九采区辅助水平胶带巷 (里段) 右帮, 为Y型交岔点 (图1) , 交岔点巷道为直墙半圆拱形, 最大净宽度为4.2 m, 最大净高为3.6 m。施工地段的岩性主要为泥岩和砂质泥岩, 局部受构造影响存在挤压变形带, 围岩松软、易碎, 易片帮, 层理较发育, 煤岩层产状变化较大。
2 Y型交岔点破坏形式
随着煤矿进入深部开采, 深部巷道普遍出现了与浅部开采不同的一些非线性变形现象, 给支护与开采带来了很大难度。深部交岔点同样存在这些现象, 但由于其结构特殊又有其自身的特点, 有必要对交岔点变形机理进行探讨。
(1) 构造应力作用机理。岩层在巷道成形时, 应力状态从三维向二维转变, 在构造应力作用下, 极易发生破坏而产生非线性弹塑性变形, 这是一种与时间有关的变形。这种变形往往导致软岩交岔点支护发生宏观破坏[1,2,3]。
(2) 交岔点巷道顶板下沉。目前, 交岔点主巷和支巷断面距离约4 m, 如果交岔点“牛鼻子”处破坏严重, 失去支撑能力, 使交叉巷道连成整体形成更大断面巷道, 往往造成顶板开裂、下沉, 使“牛鼻子”部位承受更大的压力, 最终造成交岔点破坏。
(3) “牛鼻子”压裂与横向鼓出。将“牛鼻子”看作巷道跨中支护的重要组成部分, 对巷道顶板提供支撑, 抑制顶板挠曲下沉 (图2) 。
对于深部大断面交岔点, 在工程扰动力及深部复杂应力作用下, “牛鼻子”部位岩体易形成碎裂结构。碎裂岩体在竖向压力作用下形成竖向贯通的主裂缝, 将完整岩体切割成各自独立的岩柱, 增大了各独立岩柱的长细比, 促使其在未达到岩体强度的情况下产生侧向失稳及横向鼓出[4]。
3 交岔点“牛鼻子”支护方案
3.1 巷道开口前交岔点加固
巷道开口、贯通施工时, 原巷道的受力平衡被破坏, 一定程度上会影响原巷道的支护效果。因此, 需对巷道开口或贯通处的交岔点进行提前加固 (图3) 或在巷道开挖后及时加固。
(1) 巷道开口前, 在原巷道内至少布置2排锚索加固, 正顶1排, 靠开口侧肩窝附近1排。加固范围:两巷夹角小于 (等于) 60°时, 交岔点侧开口帮向外至少3 m, 另一侧至少至开口帮;两巷夹角大于60°时, 两侧自开口帮向外均不少于3 m。
(2) 巷道开口后, 在巷道内布置3排锚索加固, 正顶及两肩窝各1排。加固范围:“牛鼻尖”向里不少于5 m。
(3) 巷道开口后的锚索加固要紧跟掘进, 以能够布置1排锚索为限。
(4) 锚索间排距一般为1 600 mm×1 600 mm。
3.2 交岔点“牛鼻子”复合支护
在分析巷道交岔点破坏机理的基础上, 根据交岔点的特殊结构和围岩特性, 决定采用锚网喷一次支护与锚索二次加强支护的联合支护方案[5,6]。
(1) 锚网喷支护参数。 (1) 交岔点巷道断面拱部均采用8根20 mm×2 500 mm的左旋螺纹钢高强锚杆, 两帮均采用6根20 mm×2 500 mm的左旋螺纹钢高强锚杆, 锚杆间排距均为700 mm, 底角帮锚杆与水平面成15°夹角倾斜向下。 (2) 每根顶锚杆配备1卷MSCK2350树脂锚固剂及1卷MSM2350树脂锚固剂, 每根帮锚杆配备2卷MSM2350树脂锚固剂。锚杆均为端头锚固, 锚固长度不小于400mm。每根顶、帮锚杆均配备200 mm×200 mm×8mm铁托盘, 顶、帮锚杆锚固力均不小于120 k N, 预紧力矩250~300 N·m。 (3) 施工锚杆时全断面铺设金属网片, 金属网采用6 mm钢筋加工而成, 规格2 000 mm×1 000 mm, 网目100 mm×100 mm, 四边均搭接100~200 mm, 搭接双边均必须连网, “三花”布置, 连网间距不大于300 mm, 采用双股14#镀锌铁丝连接, 布置在“丁”字筋或“十”字筋的交叉处, 连接铁丝扭结不少于3圈, 扭结头外露不超过30 mm。 (4) 喷射混凝土强度等级为C15, 初次喷厚20~50 mm, 网外喷厚20~80 mm, 水泥为普通硅酸盐P.O42.5水泥;砂为中粗砂, 细度模数宜大于2.5, 含水率为8%~10%, 不得使用有酸、碱或含油的水;米石必须坚硬耐久, 粒径5~15 mm。速凝剂标号782-3, 掺入量为水泥质量的2%~5%, 喷拱部时取上限, 淋水区可酌情加大掺入量。锚网喷支护断面如图4所示。
3.3 锚索支护参数
(1) 巷道开口施工“牛鼻尖”时, “牛鼻子”部位打2列对拉锚索加固“牛鼻尖”, 第1列位于“牛鼻尖”向里0.8 m, 第2列位于“牛鼻尖”向里2 m;每列2根, 第1根距巷道底板1 m, 第2根距巷道底板2.5 m。“牛鼻尖”加固要在巷道开口掘进8 m前结束, 包括全部帮锚、对拉锚索、喷浆成巷。“牛鼻尖”对拉锚索如图5所示。
(2) 锚索间排距均为1 600 mm, 锚索必须在巷道复喷前施工, 锚索采用18.9 mm×6 300 mm钢绞线, 每根锚索使用3卷MSM2350树脂锚固剂, 锚固长度不小于600 mm, 锚索截断前露出锁具长度不超过300 mm, 截断后露出锁具长度为150~200mm。锚索托盘规格为250 mm×250 mm×16 mm。锚索支护断面如图6所示。
(3) 巷道开口施工至“牛鼻尖”以里5 m范围内, 锚索紧跟掘进面施工。若巷道顶板稳定, 无脱落、裂隙、离层等情况, 锚索滞后掘进面的距离不超过10 m;若巷道顶板出现下沉、局部顶板脱落、裂隙、离层现象或过断层期间时, 锚索滞后掘进面距离不超过5 m。
4 支护效果
(1) 从交岔点采用该支护方案的情况看, 交岔点处顶板围岩稳定, 顶板最大离层总量不超过16mm, 巷帮相对位移不超过150 mm, 即现有的支护方案抑制了松动圈的发展。
(2) 喷混凝土具有防止风化、充填、黏接、支承围岩活石的作用, 加挂钢网后, 就形成了一个钢筋混凝土层再生拱, 此再生拱使单个支护个体 (锚杆、锚索) 组成了一个有效的支护整体, 和围岩共同发挥支撑作用。
(3) 锚网锚索联合支护作为一种可靠的支护技术, 其“牛鼻尖”部位未出现I型或X型裂纹与横向鼓出等现象。实践证明, 采用锚网 (索) 喷的支护方案较为成功。
5 结论
(1) 锚索网支护体系可以有效控制深部交岔点工程的变形, 支护结构合理, 可以充分发挥其支护的柔性、主动、高强以及让压等特点, 对复杂地质条件下的交岔点也较为适用。
(2) 锚索在调动深部岩体应力、发挥支护体的整体力学效应方面具有很大的优越性, 锚索支护要强调最佳支护时间和选择关键部位进行二次支护。
(3) 深部交岔点的支护设计, 应通过对其变形力学机理的研究, 并根据现场实际条件确定最优的支护参数设计和最佳的施工过程设计。
参考文献
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矿井加固 篇3
煤炭开采是支撑我国经济发展的重要支柱之一, 做好巷道的支护加固是提高矿井服务年限及煤炭开采安全性的重要途径。在失修巷道中采用注浆加固技术, 在取得了较好的经济效益的同时也为失修巷道整修提供了一条安全可行的施工方法。
1 巷道失修原因及分类
巷道失修是困扰煤炭开采的难题, 究其原因, 巷道失修是由于地下岩体内弱面存在有裂隙、层理以及节理等原因造成的, 从而使得岩体的稳定性与整体性大打折扣。当围岩发生破坏或者变形时, 若围岩的支护及加固强度不够将会使得岩体在受到外力作用时产生冒顶或是片帮, 从而严重影响巷道的结构稳定性与使用安全性。巷道失修根据其产生的类型及特点可以分为冒顶、片帮、底鼓或是冒顶加片帮、片帮与底鼓的结合等五种类型。其中冒顶产生的主要原因是巷道在支护的过程中顶板结构不稳定, 而巷道的两帮岩石则强度较高, 在巷道受到外部岩体压力的情况下将会使得巷道顶部岩石产生变形或破坏, 从而导致冒顶的发生。巷道产生片帮的主要原因是由于在巷道两帮岩石内有弱面的存在, 当两帮受到外力的作用下严重影响了围岩的稳定性, 从而导致片帮的产生。巷道变形产生的主要原因是由于巷道存在于塑性岩石中, 在岩体动压的作用下使得巷道围岩的稳定性遭到破坏, 从而使得巷道的围岩产生较为明显的位移和变形, 这种位移和变形主要表现为片帮或是底鼓。以上这些都会对巷道的稳定性产生较为明显的影响。因此, 应当对失修巷道进行加强支护以提高巷道的稳定性。
2 巷道失修现状及原因分析
东庞矿-480 水平11 采区轨道巷变电所失修较为严重, 具体表现在底鼓范围100 米以上, 巷道的两帮有明显的片帮, 并伴有明显的冒顶, 顶板破碎, 针对这一巷道进行了多次的整修, 但是问题依然存在。通过对巷道进行了细致的勘探与分析, 造成这一巷道失修的主要原因是:矿井巷道走向与背斜走向相一致, 距轴部120 米左右, 变电所分布于构造带内, 褶皱所产生的高应力施加于变电所周围的围岩上, 破坏了围岩的稳定性, 同时由于此变电所距离工作面的距离较近, 平均距离只有60 米左右, 又受到多个工作面的多次采动影响, 使围岩遭到了明显的、严重的破坏, 进而巷变电所围岩的松动圈不断扩大, 使得巷道支护与围岩之间始终处于相互的动态调整的状态, 两者之间的长期相互作用加剧了巷道的变形。巷道仅仅依靠锚网支护的收缩变形远远无法抵消岩体施加在围岩上的应力, 从而使得围岩在外加应力的作用下持续的变形, 无法确保巷道支护的稳定性与可靠性。因此, 在变电所注浆加固的施工工艺是一种较为有效的加固措施。
3 巷道围岩注浆加固的主要原理及作用
注浆加固技术可以实现对于巷道的加固。通过采用注浆加固技术可以实现以下作用: (1) 采用对巷道注浆加固技术可以增大弱面上的摩擦力, 可以有效地增大巷道围岩体之间的粘聚力和内摩擦力, 从而有效地提高巷道围岩抵抗外加载荷的能力。 (2) 在巷道围岩中注浆, 可以使得浆液填充在巷道围岩的裂隙中, 并通过浆液的填充、固结、粘合, 从而使得围岩的裂隙消除, 阻止围岩弱面的进一步风化。 (3) 通过采用注浆加固技术可以使得浆液在裂隙中填充、胶固, 从而使得巷道围岩中破碎松散的岩体重新胶结成统一的整体, 在围岩中形成一个可以承受外加载荷的注浆壳, 充分发挥围岩的自然平衡拱作用, 进而使其能够与巷道支护共同承担起外加载荷, 提高了巷道的稳定性与安全性。
4 失修巷道围岩注浆加固的施工工艺和施工方法
4.1 失修巷道围岩注浆加固施工方法
在对11 采区轨道巷变电所进行注浆加固前, 先对变电所进行整修, 确保巷道成型。对巷道内片帮、冒顶区整修找掉, 两帮的空帮与顶部的空顶全部重新锚网-喷浆支护, 并采用冷拔丝焊网提高巷道表面喷浆层的强度。完成以上步骤后, 在巷道表面初步喷浆用以封闭巷道的表面, 待到巷道表面固结后, 开始对围岩进行注浆加固。使用6Mpa、3Mpa左右的注浆压力对围岩分深层、浅层分别进行填充, 浆液的水灰比控制在1:0.8 的比例, 水玻璃占水泥浆的3% (按实际情况调整) 。整个注浆过程遵循先浅后深, 逐排推进的顺序。注浆循环为:准备工作—钻孔—洗孔—安装注浆管—注浆—清理注浆泵。
4.2 失修巷道围岩注浆施工中的工艺及注意要点
在矿井巷道注浆施工时需要注意以下要点:巷道注浆施工时, 为了更好地确保注浆的效果, 应当确保注浆孔间、排之间的距离控制在注浆扩散半径的1.5 倍以上。11 采区轨道巷变电所采用 φ32 毫米孔径, 深 (浅) 孔与深 (浅) 孔的排距均为6 米, 深层与浅层的排距为3 米。注浆孔间设计为1.4±0.1 米左右, 在注浆孔的分布上, 从断面方向看注浆孔为8 个;在底板巷中两侧各有一个注浆孔, 两帮各分布着两个注浆孔, 顶板自巷中两侧各分布1 个。深孔深度为8 米, 浅孔深度为3 米。在进行注浆作业时, 注浆管选用的是 φ6 分的无缝钢管制成, 孔口螺纹段为100 毫米。注浆时采用普通的硅酸盐水泥按照水灰比为1:0.8 左右的比例配置而成的水泥浆和相应比例的水玻璃混合液, 注浆压力控制在浅孔为3Mpa (深孔为6Mpa) 。在注浆时, 连接好注浆管路, 当注入的浆液压力达到设计要求时停止注浆。
4.3 失修巷道围岩注浆加固技术要点
注浆所采用的浆液是按照一定的水灰比配置而成的, 在注浆加固的过程中需要根据实际的情况及时的调整注浆的压力参数, 确保注浆的顺利进行。同时在注浆的过程中需要根据注浆压力的变化情况, 及时的控制注浆泵, 将注浆时的压力控制在0-6Mpa的范围内。失修巷道注浆时需要采用的是自下而上、自左而右的顺序进行注浆作业。在对巷道进行注浆时, 需要先注底角而后在对两帮进行注浆, 最后在进行对于拱顶的注浆。完成注浆后需要对注浆效果进行检测, 如发现注浆效果不足的注浆孔, 需要在其半径300 毫米范围内重新开孔注浆。
5 结束语
巷道失修是普遍存在于煤矿企业中的难题, 巷道失修不仅影响巷道服务年限, 而且也影响开采的安全性与可靠性。文章在分析巷道失修原理的基础上, 对失修巷道采用注浆加固的施工工艺及施工要点进行了分析阐述。
参考文献
[1]陈宗保, 王宏奇, 等.注浆加固技术在失修巷道中的应用[J].河北煤炭, 2008, 4.
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