岩石巷道

2024-09-23

岩石巷道（通用7篇）

岩石巷道篇1

锚杆用途十分广泛, 在当今的工程岩土中发挥着举足轻重的作用, 无论是边坡治理, 还是水坝坝体防护, 尤其在煤矿井下巷道支护已经被广泛应用。煤矿巷道围岩依靠锚杆把具有松动、垮落的岩层悬吊在稳定岩层中, 并把具有层状机构的岩层铆合、组合成梁, 把原本分层脱落的岩层重新组合形成整体, 并且阻止具有滑动、错动的岩层错位、移动, 把岩层紧紧锲固在岩层上, 达到了增强岩层的抗弯强度、抗拉强度。

1 煤矿地质条件

该煤矿是一个位于贵州省黔西北的0. 3Mt/a的矿井, 开拓巷道围岩的地质特征: 顶板岩性, 粉砂质黏土岩, 岩层厚度20. 3m - 34. 6m, 平均27. 4m; 底板岩性, 粉砂岩及粉砂质黏土岩, 21. 21m - 32. 0m, 平均28. 6m。煤层地质特征: 0. 71m -1. 86m, 平均1. 09m, 煤系顶部的第一煤层, 夹1 - 3粉砂质黏土岩, 岩层厚度一般为0. 20m以下, 夹矸颜色较杂。

2 FLAC3D及数字建模

2. 1 软件FLAC3D

FLAC分析软件着重利用求偏微分或者常微分方程和方程组定解问题的数字解的方法来解决二维的、三维等问题, 与实验室、实地工程试验相比较, 常常具有花费时间短、费用低、不受外界环境干扰、效率高等优点, 广泛应用于材料机构分析、岩土机构分析、边坡治理、堤坝防护、岩土机构动态分析等。

2. 2 巷道二维机构模型

巷道二维机构模型: (1) 围岩刚性模量, 反映材料在弹性变形阶段内, 剪切应力与对应剪切应变的比值, 取值7. 0 × 106KPa; (2) 内摩擦角取值40°, 该参数作为岩体的两个重要参数之一, 是岩土抗剪强度的重要指标, 从另一面反映围岩的摩擦特性; (3) 内聚力, 反映出构成围岩结构单元之间相互作用, 增强围岩内聚综合效果的参数, 取值1. 7 ×103KPa; (4) 围岩体积模量, 反映材料的宏观特性 ( 物体的体应变与平均应力之间的关系) , 取值7.50 × 106KPa; 模型在围岩自身自重作用下进行变形, 重力加速度取值9. 81m/s2。模型详见图1。

3 围岩支护稳定性分析

3. 1 围岩最大不平衡力分析

在图2 无支护最大不平衡力中可见, 在步数0- 3000, 这一阶段最大不平衡力总体比较小, 平均最大不平衡力是5. 80 × 107KPa, 可见作为围岩结构单元受到各个方向的力, 不稳定, 方向各异, 给巷道维护增加了难度, 开拓巷道在打入锚杆后, 相同阶段里面, 这一阶段的最大不平衡力平均值5. 70 ×107KPa, 可见, 锚杆发挥着悬吊、组合梁作用, 巷道围岩稳定性得到增强, 阻止围岩下沉、垮落。

在图3 中, 在10000 - 20000 步之间, 伴随步数不断增加, 围岩结构单元所受的最大不平衡力逐渐增大, 各个时间点的最大不平衡力以斜率K =4. 64 成线性直线上下波动, 并逐渐上升, 两者进行参照对比, 没有打入锚杆的巷道围岩在步数达到20000 时, 最大不平衡力仍然在上下波动, 但是巷道围岩在有锚杆的支护作用下, 在步数达到20000时, 最大不平衡力已经趋于7. 0 × 107KPa, 煤矿巷道围岩趋于稳定, 锚杆支护作用明显。

3.2围岩支护位移等值线云图分析

从图4 和图5 可知, 距离巷道围岩两帮、拱顶处, 围岩在有锚杆的悬吊作用下, 巷道的顶板及两帮紧紧与较远处围岩相扣, 并且在巷道周围组合成整体的圆弧拱, 减弱了顶板向巷道的位移量, 防止部分围岩冒顶, 减少人员因顶板冒顶带来的伤亡; 在锚杆形成的近似拱外围, 位移等值线基本形成以巷道断面中轴线对称的拱形, 这个与无支护的情况相似; 巷道底部位移梯度变化明显, 而巷道顶部位移梯度变化不明显, 离巷道底部不远处, 位移量比较小, 位移量从3. 28mm ~ 3. 40mm, 主要是底板向巷道鼓起, 在巷道壁与巷道底板交会处位移变化有所减缓。

3. 4 巷道围岩弹塑性区域分布图分析

从图6, 在围岩巷道没有锚杆支护情况下, 围岩弹塑状态可知, Shear - n和Shear - p表明巷道中上部都处于受剪切应力作用而处于塑性状态, 主要是围岩受上部岩层的积压和围岩向巷道变形的影响. 而巷道底板主要呈现受拉应力作用而处于塑性状态, 小部分处于受剪切应力作用而处于塑性状态, 有小部分甚至处于完全的受拉应力而处于塑性状态。

从图7, 在围岩巷道有锚杆支护情况之下, 围岩弹塑状态可知, Shear - n和Shear - p表明巷道中上部主要都处于受剪切应力作用而处于塑性状态, 但是范围已经比没有锚杆支护要小, 又主要是围岩受上部岩层的积压和围岩向巷道变形的影响. 而巷道底板主要呈现受拉应力和剪切应力作用而处于塑性状态, 小部分原来和现在处于受拉应力作用而处于塑性状态, 可见锚杆对围岩巷道弹塑性区域分布有明显的影响。

4 结论

( 1) 与没有锚杆支护的巷道围岩相比较, 有锚杆支护的巷道围岩在较短时间内达到平衡, 围岩较快稳定下来, 并能保持较长时间的稳定。

( 2) 与没有锚杆支护的巷道围岩相比较, 有锚杆支护的巷道围岩顶部位移下沉量明显较少, 围岩下沉强度弱, 有利于巷道的维护。

( 3) 通过巷道支护前后对照, 在围岩巷道有锚杆支护情况之下, 从围岩弹塑状态可知, 巷道中上部主要都处于受剪切应力作用而处于塑性状态, 范围已经比没有锚杆支护要小, 又主要是围岩受上部岩层的积压和围岩向巷道变形的影响. 而巷道底板主要呈现受拉应力和剪切应力作用而处于塑性状态, 小部分原来和现在处于受拉应力作用而处于塑性状态, 可见锚杆对围岩巷道弹塑性区域分布有明显的影响。

摘要：针对贵州煤矿开拓阶段巷道实际采矿地质条件, 为了有效控制开拓巷道围岩的稳定, 按照实际地质条件建立相似数字模型, 分析最大不平衡力、垂直位移分布、巷道围岩弹塑性区域分布等特征, 然后通过向巷道围岩植入锚杆, 再分析以上参数, 并运用矿山压力与岩层控制理论分析巷道围岩稳定性特征, 为此类巷道围岩稳定性分析及围岩控制研究提供指导作用。

关键词：开拓巷道,数字模拟,力学分析

参考文献

[1]徐万军.浅谈我国煤矿锚杆支护技术的现状与发展[J].中小企业管理与科技, 2009, 8.

[2]康红普, 等.煤矿巷道锚杆支护应用实例分析[J].岩石力学与工程学报, 2010, 4.

[3]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.

[4]娄甲甲.煤矿矿建工程巷道锚杆支护技术关键因素分析[J].赤子, 2014, 5.

岩石巷道篇2

【关键词】深部；岩石巷道；掘进技术

0.前言

为解决某煤矿的岩巷大断面掘进效率不高，炮眼利用率低，软岩巷道随着开采深度的增加，矿山压力不断增大，围岩条件发生了很大的变化，掘进难度和技术要求越来越高等问题，该煤矿对巷道掘进的一些技术问题作了系统研究。通过现场分析，研究中深孔掏槽控制爆破机理，寻求合理的中深孔爆破技术和优化支护设计，改进生产工艺，实现了大断面岩石巷道的优质快速掘进。

1.岩石巷道机械化高效掘进技术

1.1深部大断面岩巷中深孔控制爆破理论及应用技术

针对中深孔控制爆破技术掏槽参数的选择，通过三维模型模拟实验，研究多孔的中深孔掏槽、单孔爆破漏斗特性及远距离小空孔在掏槽爆破的作用等问题，比较多孔爆破漏斗特性以及多孔爆破与单孔爆破漏斗特性，分析保证掏槽效果、提高炮眼利用率、降低单耗的基本条件。

1.2岩巷的支护设计技术与优化

传统的锚喷支护随着煤矿开采的进一步加深，在深部软岩巷道支护中，这种以抗压为主的方法往往不能有效地控制巷道的变形，也不能满足安全生产的需要。该技术研究结合巷道快速掘进系统工程的需要，探讨并提出了先让后抗的二次支护方案与支护优化设计措施，允许巷道围岩产生一定的变形，促使围岩进一步趋于平衡，以保证巷道使用期间的稳定性和确保工作安全。

1.3岩巷掘进液压凿岩台车及配套装备

目前煤矿岩石巷道施工绝大多数采用风动凿岩机和耙矸机为主要设备的锚喷施工工艺，技术水平较低，掘进效率不高，难以进一步提高进尺水平，改变煤矿掘进中绝大多数采用风动凿岩机和耙矸机为主要设备的施工工艺，解决包括液压凿岩台车、喷浆机、装岩机等设备应用在煤矿岩石巷道掘进的关键技术问题，实现以液压凿岩台车、侧卸式装岩机替代传统的气动凿岩设备。

1.4深部巷道快速掘进技术与工艺

掘进工序按其性质可分为主要工序和辅助工序，如何合理安排各工序施工组织是影响巷道掘进速度的主要因素。分析已有掘进配套装备、爆破、支护、施工技术和施工工艺中存在的问题，找到制约性、根本性的因素，并利用已有的理论知识和研究成果进行可行性分析，进一步改进施工工艺。多数辅助工序占用时间较短，并具有相对的独立性，安排施工时，应尽可能使辅助工序和主要工序平行交叉作业，以提高掘进效率和技术经济指标。

2.取得的研究成果

(1)从研究破碎软岩巷道爆破中涉及到的几种爆破技术基本理论着手，应用爆炸荷载动焦散测试系统进行了透射动焦散实验，应用动光弹研究含结构面岩体的爆炸破裂的发展规律，利用含预制层理的混凝土试件模拟井下现场岩体进行了超动态应变测试，研究了含节理面模型爆生裂纹扩展穿层的一般规律，采用三维模型试验研究了软岩分阶分段掏中深孔爆破机制。爆生裂纹穿过节理时，并不直接沿原方向穿过，而是偏移一段距离后再穿过节理面继续发展。远距离小直径空孔对于提高掏槽效果，降低炸药单耗具有一定作用，其作用大小与爆破介质和炸药单耗有关；多孔同时起爆形成的爆破漏斗与孔距和装药量有关；适当增大炮孔间距能降低炸药单耗，但炮孔利用率也随之降低。

(2)借鉴新奥法，通过FLAC数值模拟和试验研究提出了适用于煤矿软岩巷道二次支护技术措施和设计方案，允许巷道围岩产生一定的变形，促使围岩进一步趋于平衡，有效解决了服务年限长的软岩巷道可靠支护问题，保证支护质量，确保巷道在服务年限内尽量少维修，以保证巷道使用期间的稳定性和确保工作安全，不影响安全生产，在一定程度上提高了掘进速度。解决了煤矿岩石巷道掘进的液压凿岩台车机与侧卸式装岩机存在的使用技术问题，实现了配套的机械化施工组织与施工工艺技术。

(3)针对该煤矿现场条件，研究以钻爆法为主的机械化作业的配套大断面软岩巷道掘进技术，分析现有爆破、支护存在的问题，应用其基本理论，解决了制约巷道高效掘进最为关键的装备、爆破、支护和工艺等技术难题，提高爆破质量，精确地控制巷道成型，减少超欠挖量；提高了巷道的支护质量，降低了材料消耗和维修工作量，减少了巷道的维护费用。应用液压凿岩台车机、侧卸式装岩机配套的机械化施工组织与合理施工工艺技术，采用新的科学劳动组织形式，取得了良好的技术经济效果，主要表现如下：

①采用中深孔控制爆破技术、合理的支护方式和设计方案大大地提高巷道的工程质量，巷道返修率低。

②巷道掘进速度普遍比原有提高30％以上，月进速度达到120m以上，高于同类水平，确保矿井在生产接续中保持高产稳产局面有十分重要的意义。

③大大降低了材料消耗，每米巷道节约成本980.87元。

3.效果分析

3.1技术效果分析

3.1.1提高了深部巷道的工程质量

进一步加强了光面爆破技术的质量管理，采用岩巷中深孔控制爆破技术，提高了巷道的爆破效果，确保巷道的成型质量，有效地严格控制了巷道的超欠挖。对围岩破坏性很小，从而最大限度地保持巷道围岩的自身强度，增强了围岩自承能力。经过对实施新的支护工艺前后的对比，传统的锚喷一次支护存在喷层柔性差，易导致喷体开裂、脱落，不能适应巷道围岩大变形量，而采用锚喷二次支护效果明显优于锚喷一次支护形式，提高了巷道的支护质量，减少了巷道维修工作量和维护费用，使支护围岩形成的承载结构更加稳固，利于巷道安全施工和支护。

3.1.2提高了掘进速度

采用中深孔控制爆破，优化爆破参数，炮眼利用率达95％以上，同时，新的劳动组织形式和支护工艺的实施，使得循环进度大大提高。在没有很多设备投入情况下，掘进速度比以前明显提高，经现场统计，每班循环进度可提高至1.7m以上，日进尺能达到5m左右，最高月进尺达90m以上。

3.2经济效益分析

3.2.1直接经济效益

采用矸石替代传统砂石为喷射混凝土的骨料，实施以凿岩台车、装岩机设备配套的快速施工技术，提高了工程质量和施工速度，降低了材料消耗和维修工作量，使巷道施工的单进、工效提高到一个新水平。巷道快速施工新技术的应用，对缓解该煤矿接续紧张的局面，确保矿井在生产接续中保持高产、稳产具有十分重要的意义。

3.2.2间接经济效益

通过实施快速掘进，使员工工资收入大幅度提高。施工掘进断面22.55m2的巷道，以前正常掘进进尺为2.0m／日，月进60m，实施快速掘进后，日进尺现已达到3m以上，月进尺达到90m以上；快速掘进队减少用人，提高工效。通过实施以凿岩台车、装岩机设备配套施工工艺的快速施工技术，能够实现机械操作，避免工人近距离施工，提高了安全可靠性。

4.结语

软岩巷道掘进一直是制约矿井开采的主要技术问题，长期以来我国巷道掘进速度多在60m／月徘徊，使矿井生产效率难以提高。而且由于对软岩巷道的理论和经验的缺乏，导致巷道的返修率高，有的甚至难以支护，不仅安全事故频繁发生，严重影响矿工的生命安全，也影响到我国煤炭资源的安全开采。煤矿深部大断面岩石巷道机械化高效掘进技术的研究解决了深部巷道一系列的技术问题，主要是爆破和支护的一些关键技术难题，实现了深部巷道安全优质高效掘进，提高了生产效率，缓解了矿井接续紧张的局面，实现矿井早出煤，确保矿井在生产接续中保持高产稳产局面具有十分重要的意义，每年为该煤矿所带来的潜在经济效益巨大。

【参考文献】

［１］张为民,刘汝江,张洪鹏.快速掘进综合技术在生产矿井的研究与应用[J].山东煤炭科技,2008(01) :24-26.

［２］张希峻．煤矿开采方法[M]．徐州，中国矿业大学出版社，1998．

［３］姚贵英.快速成巷技术展望[J].矿山机械;2004(09):18-19.

［４］鲍仲庆，等．煤矿开采与掘进[M]．北京：煤炭工业出版社，2004．

刍议大断面岩石巷道快速掘进技术篇3

就大断面岩石巷道而言,掘进效率低下、炮眼利用率不高是非常普遍的问题,矿山压力也随着软岩巷道开采作业的逐渐深入而不断提升,围岩条件始终处于波动之中,这必然给掘进工作提出了更高要求。在掘进过程中,工程人员只有充分结合矿井实际情况,对中深孔的挖槽控制爆破技术进行深入学习,才可能全面掌握中深孔爆破技术、实现支护设计的优化与提升、改良掘进技术工艺,并最终攻克大断面岩石巷道快速掘进这一技术难题。

1快速掘进设备搭配

在进行大断面岩石巷道的掘进作业时,必须对以下工序进行合理的安排与调整:机械配备;钻爆工艺;装运矿渣;锚喷支护。以上工序在进行调整和搭配时必须充分考虑到掘进巷道的实际条件,如通风情况、排水能力等。

1.1改良机械设备

机械设备的安全性必须得到充分保障,只有这样才能提高掘进作业效率,并尽可能降低参与工程的工人的劳动强度。不仅如此,机械设备还要确保具有良好的岩石巷道成型能力。

1.2合理排布装运渣作业线

在选择装渣设备时,应确保其满足效果好、机械水平高、牢固耐用的要求。在选择机车、矿车时必须确保二者搭配合理,如果矿车具有较大的容量,则应配置额定功率更高的机车。同时,在选择机车时还应尽可能考虑到铺设线路的水平及设备数量等指标。

1.3改良工艺

在掘进过程中,平行作业能够大大缩短循环周期,中深孔爆破对于掘进效率的提升也有帮助。

1.4选择科学的组织管理模式

要保障机械化施工和爆破工序正常、高效运转,就必须对循环掘进环节进行合理规划与调整,还要结合施工场所实际情况制定合理的考勤制度并严格遵守,通过高质量的培训和宣讲提升工程人员的业务水平和综合素养。

1.5切割工序合理化

在对机械进行改进的过程中,还需要结合岩层特点进行切割顺序的微调,从而为掘进速度提供保障。当煤层较松软时,可从工作面下角向上进行切割,一方面确保切入的稳定性,另一方面也利于装载和切割。若岩层大多是硬质煤,那么就需要尽量避免切落煤块过大影响装运,所以应从上向下进行。此外,在切割过程中也要避免横断层理的现象,否则切割速度也会受到一定程度的影响[1]。

2超前地质探测技术浅析

要确保大断面岩石巷道掘进安全、高效,就必须在动工之前先进行超前地质探测。近几十年来,世界范围内的煤炭大国对于超前地质探测技术都给予了高度重视与关注,也取得了相当丰硕的成果。但由于小构造问题依然会对岩石巷道造成一定影响,因此这项技术依然有较大的提升和进步空间。

就目前来说,世界范围内的煤矿超前地质探测主要有以下几类:地质理论预测;钻探勘探、巷道勘探;矿井物探。矿井物探技术又可分为震波法与工程电法两种。但在中国,此类技术的研发和应用还不够普及,这主要是由中国地质条件千变万化及地下多样、不均匀的介质所决定的。在设备方面,中国矿井地质构造领域成就较高,但在探测方法、探测适应性、煤岩层差异性控制等方面依然存在着一定的问题。综上,在可预见的未来,中国依然要将综合物理探测技术作为煤矿地质探测领域的主要应用方向,这对于岩石巷道的快速掘进技术而言必然是一个相当有效的推动力。

3新型炸药与爆破系统研发

若巷道中有发生瓦斯爆炸的危险性,那么在进行爆破施工的过程中只能使用三级煤矿许用炸药。就软岩来说,这种炸药能够保障爆破效果,而对中硬以上的岩层来说,其爆破效果相对就差些。这是由于如通过这类炸药进行爆破,炮孔的利用率往往较低,因此岩石巷道掘进效果就会较差,这必然会对煤矿矿井建设与生产带来负面影响[2]。综上,能否研发出可以适用于中硬以上岩层爆破作业的炸药对大断面岩石巷道快速掘进技术而言至关重要。

就目前而言,许多煤矿企业在进行岩石巷道的掘进时往往选择使用手工方式编制设计说明与爆破施工图标,这种传统的模式有误差大、速度慢、耗费精力大等缺点。不仅如此,企业还需要明确认识到每套爆炸参数与说明都仅适用于与之相对应的特定巷道,当转移到其它巷道作业时,必须对其进行适当调整,不能生搬硬套。可以说,中国的中深孔和深孔爆破依然存在相当大的缺失,因此制定和研究出适用范围相对更宽泛、适用性更强的设计书与使用图标,对于中国整体岩石巷道快速掘进技术的发展和掘进效率的全面提升有重要意义。

4有害气体监测

在岩石巷道的掘进过程中,涌出的瓦斯总量往往不多,但这并不意味着在某些特定形势下瓦斯等气体不会出现,所以在大断面岩石巷道快速掘进过程中,施工企业必须配备专业的有害气体监控系统、设备及人员,确保掌控岩石巷道所处岩层的构造及瓦斯等有害气体的出现规律,并在实时监控的前提下建立起完备的有毒有害气体防治系统。

5施工工艺优化的可行性措施

在岩石巷道掘进过程中,最主要的工序有支护、出矸及打眼放炮三项。这三者一般情况下并不是彼此相独立的,而是会在时间空间、人力物力等方面产生联系和影响,若工序安排错乱、资源调配不当,将会大大降低掘进速度与效率。因此,要想实现快速掘进,就必须确保在施工过程中对上述三个工序进行最合理、最科学的调度与安排。实现锚杆支护平行、迎头打眼及出矸混合作业,采用光面爆破掘进技术,引入循环作业制度,这些方法对于掘进速度的提高都是相当有效的。当工作人员进入掘进工作面后,就应将整个施工过程中所要用到的设备、机具、材料等都运至作业地点。在前一个班次放完炮后,可以暂时不对迎头进行清理,而是在打完迎头上半部分的炮眼之后用装岩机对其进行集中清理,通过耙运迎头之后5 m的矸石来为迎头创造空间,之后再在下半部分进行相关炮孔的施工[3]。在耙矸时,要尽量出尽矸石见到巷道底板,严禁出现堆积现象。在耙净迎头之后可将装岩机滑轮安放在距迎头20 m左右的位置,并通过连续耙矸、前后活动等方式配合。在预留出的空间内部,可以再进行顶板锚杆、两帮等的安装,实现打眼、出矸、锚杆安放同步交叉进行,进而大幅缩短循环所需的时间。

6结语

现代化工业对大断面岩石巷道的快速掘进技术及综合系统优化设计提出了很高的要求,此项技术的应用对于采掘接续相对紧张的现状有极大地缓解效果。实际上,大断面岩石巷道中支护类型的选择、炮眼位置的布置都能对生产过程产生影响,掘进速度的快慢、掘进效率的高低、矿山能否实现又好又快发展,都是由上述因素影响和决定的。大断面岩石巷道掘进技术只有朝着多样化、规范化、自动化、机械化的方向发展,才能更好地为国家、为社会贡献应有的力量。

参考文献

[1]孙文清,邵家仁,石振文,等.岩石巷道快速掘进技术分析[J].科技致富向导,2013(23):285-286.

[2]常立业.浅谈临涣煤矿大断面断岩石巷道快速掘进技术[J].现代矿业,2012(9):772-773.

岩石巷道篇4

张辰煤矿东二二水平装车站全长178 m, 断面13.5m2, 坡度17‰ , 施工时穿过2#, 3# 煤层, 煤层厚度分别为1.6m、1.2m, 按传统方式施工时, 岩巷穿过煤层时, 需将巷道顶板煤层挑落, 支护方式为架棚或巷道两侧打吊环, 并用坑木接顶, 这样即增加了劳动强度, 影响进尺, 又增加支护成本, 目前, 随着科学技术的发展, 一批新的赋有科学技术含量较高的顶板支护材料应运而生, 根据组合平衡拱支护理论, 结合井下实际情况, 在岩巷穿煤层中采用了高强度预应力锚杆等联合支护, 在东二装车站工作面试验应用, 取得了显著效果。

2 支护参数设计

锚杆选用 φ20mm罗纹钢为杆体, 长度2.0m树脂药卷做为锚杆端头锚固, 锚固长度不低于600mm, 锚杆间排距800mm×800mm金属网采用10# 镀锌铁丝编制网, 规格为1.8 m×1.0m, 网孔为40 ×40mm, 钢带采用W型, 锚索为钢绞绳, 长度为7.0 m, 其中锚深不低于6.0 m, 锚固长度不低于1.0 m。

3 联合支护原理

3.1 岩巷起初穿越煤层时, 由于2# 、3# 层煤层厚度均小于2.0 m, 而我们采用的是锚杆长度为2.0 m, 这样锚杆的端头即锚固一端可以穿越煤层, 锚固在煤层上部坚硬岩石中, 加上锚网、钢带联合使用, 使锚杆、钢带、锚网同步承载, 提高整体支护强度, 来阻止煤层脱落离层。

3.2 随着工作面前进, 煤层随之上移, 这样, 锚杆端头就只能锚固在煤层中, 由于施工过程中煤层受爆破震动而产生裂隙, 锚杆的锚固作用就会大大降低, 严重时可造成锚杆整体脱落, 从而减弱或失去支护作用, 为防止这一现象发生, 在锚杆锚入煤层过程中, 同时增加锚索支护, 由于煤层直接厚度平均在3.5~4.0 m之间, 为保证悬吊能力, 我们采用锚索锚固长度不低于6.0 m, 这样, 即避免了煤层因爆破震动或压力大而脱落, 又使受震动和挤压而产生裂隙的煤层重新连成整体, 加固了组合平衡拱, 提高了支护强度。

4 施工工艺

4.1 巷道成型的好坏关键在于爆破, 因此在穿越煤层过程中要严格执行光面爆破的标准, 周边眼间距由正常岩层中的300mm减小到200~250mm, 每个周边眼装药量不得大于75 克, 最小抵抗线数由1.0 缩到0.8, 并采用预留光爆破的方法, 保证巷道不超挖, 同时减少一次性爆破对巷壁煤体的震动破坏。

4.2 爆破后要及时将支护跟至迎头, 减少空顶时间。

4.3 施工过后及时喷浆, 防止煤壁片帮, 风化脱落。

5 支护效果与分析

采用光面爆破及联合支护方式, 穿越煤层, 避免了因放顶煤造成巷道过高, 刹顶困难, 容易片帮等隐患。同时, 该支护材料轻便, 运输方便, 可节省大量时间, 有利于提高单进。

6 体会和建议

6.1 对于岩石巷道穿煤层施工时, 采用锚杆、钢带、锚索等联合支护, 只有施工进度快, 支护成本低, 劳动强度小, 支护效果好, 服务年限长, 安全有保障等优点, 充分体现了“ 优质、快速、安全、低耗”的掘进施工理念。

岩石巷道篇5

影响掘进速度的主要因素主要有地质情况、施工工艺与机械化装备程度。无论是哪种能源矿井巷道, 施工过程中大部分能够遇到断层带与构造带的情况, 这种地质条件较为复杂, 为施工带来了不便, 影响了施工进度, 对安全生产同样带来了不利因素, 施工方一方面需要考虑如何避开地质情况对施工的影响, 一方面还需考虑如何保障施工人员的人身安全;施工工艺是影响掘进速度的另一种重要因素, 目前从现实情况来看, 掘进机械化程度不是很高, 机械化并没有得到全面普及推广, 与此同时施工工艺水平较低, 只是围岩支护的环节就几乎消耗的时间占整个施工工艺时间的一半以上, 尽管采取技术手段改善支护情况, 但是支护效率很难得到保证;最后从机械化装备程度的影响因素上来看, 装载与运输方面掘进机械化水平较高, 在某些其它工艺中依然采用手工操作的方法, 机械化装备程度只是对于某个施工工艺环节而言, 未来实现整个工艺环节的整体机械化装备程度是极力解决的重要问题。

2 探讨快速掘进技术

2.1 工具材料的选择

对于钻研与爆破的工具、材料的选择也要因不同情况而定, 现代掘进工艺中风动凿岩机是使用较为广泛的钻研工具, 型号为YT-28, 以气腿式居多, 钻头的直径为42mm左右, 外观为十字形的金刚钻头, 保证了钻研工艺的持久性。以爆破材料来说, 二级乳化炸药符合相关标准, 爆破效果和安全性都比较优良, 因此是一种广泛使用的爆破材料之一。钻研工具与爆破材料的选择是掘进工艺的准备阶段, 二者的选择是否正确对于掘进工程与煤矿生产都有着重要影响。

2.2 爆破参数的合理选择

2.2.1 炮眼直径与药卷直径的合理选择。

药卷直径与爆破效果之间是正比例的关系, 有了药卷直径理论的引入, 可以很好地解决岩体不够大的问题, 这样掘进速度通过加大药卷直径即可提高, 因此对于快速掘进来说, 如果想要达到快速的掘进工艺效果, 还应做好药卷直径的合理选择。

2.2.2 炮眼深度的合理选择。

炮眼深度对钻研工艺的钻眼速度有着重要影响, 决定着钻研的速度与深度, 钻眼速度较快才能保证快速掘进工艺的整体进行, 保证煤矿正常生产, 基于炮眼深度、钻眼速度与快速掘进工艺之间的关系, 所以需要合理选择好炮眼深度, 无论是对于气腿式凿岩机, 还是哪种类型的凿岩机, 都要合理选择炮眼深度。

2.2.3 周边光面爆破。

巷道成型对于煤矿矿井建设、煤矿能源开采生产具有重要的影响, 在巷道轮掘进廓线上设置周边眼, 注意向外偏斜进行钻眼, 炮眼保持平行的状态, 而且深度要保持一致。

2.2.4 掏槽爆破。

掏槽爆破主要是对掘进过程中的循环进尺具有重要影响, 是整个掘进技术工艺中一个重要的工序, 对于岩体强度的降低有很重要的影响作用。实际工程建设中通过楔形掏槽这种掏槽爆破的方式, 能够以最快速度破碎腔体积内的岩石实现掘进工艺进程的加快。

2.2.5 其它炮眼爆破参数。

根据岩体与掘进工程的实际需要, 崩落眼应统一均匀地以每隔240~300mm之间设置在掏槽眼、周边眼之间, 其它间距、排距不应高于600mm, 密集系数不高于1.5m, 以巷道底板为基准, 高出巷道底板在200mm之间进行底眼开眼, 眼底保持在145~200mm之间即可。

2.2.6 装药结构。

煤矿矿井建设掘进工艺中应时刻保持安全第一的意识, 保证安全作业, 周边眼的安全设置通常采用水电层的方式保证其安全性, 在爆破环节中适当降低了爆破的力度, 对岩体的破坏作用也会有所降低, 使爆炸力不会过大引起施工建设, 提高了生产的安全性。装药过程水泡泥的数量为五到六个, 药量的把握不能随意添加、减少, 需按照相关要求。在眼底位置实行爆破时, 需清理干净周围的杂物。炮泥的填充在眼口位置, 填充保证填匀填满。

结束语

对于煤矿矿井建设中岩石巷道的快速掘进是各个煤矿生产企业必须面对的生产作业, 其掘进速度的快慢直接影响企业的经济效益。若想提高岩石巷道的掘进速度, 就必须从内因入手, 找出合理有效的解决办法。通过一些分析可以得出提高工艺设备装备水平、强化地质探测技术研究、科学施工强化管理以及优化支护设计等手段是提高岩石巷道掘进速度的有效手段。

参考文献

岩石巷道篇6

关键词：岩石巷道,中深孔爆破,装载运输机械

引言

目前, 浅眼爆破仍是煤矿井下岩石巷道掘进常用的爆破作业方式, 一般炮眼深度1.4~1.8 m。浅眼爆破技术相对来说不复杂一般容易掌握, 一般炮眼利用率都比较高, 但是在岩石巷道掘进循环过程中, 重复工艺多, 辅助作业时间相对增加了不少, 会大量消耗材料, 成本比较高, 功效不高, 而且工人的劳动强度也会增加, 的确很不适应目前煤矿建设的快速发展状况。在岩石巷道掘进中, 应用中深孔掘进爆破技术进行爆破掘进是加快巷道掘进速度最有效的技术方法之一, 是目前岩巷掘进爆破的发展方向, 可减少辅助作业时间, 提高单循环进尺。但是在《煤矿安全规程》规定范围内应用优良的装载运输机械, 进行装运岩渣, 可增加掘进单循环次数, 也是加快巷道掘进速度很有效的方法之一, 如何使用现有凿岩设备和装运设备, 进行岩石巷道掘进中深孔爆破, 以提高爆破效率, 改善爆破效果, 装运岩渣, 增加进尺, 保证巷道成型是迫切需要解决的问题[1]。在利民煤矿缓坡副斜井井筒施工中, 我们采用中深孔爆破技术, 通过优化爆破参数和采用光面爆破技术应用与实践中, 取得了理想的爆破效果, 使用了符合防爆要求的装载运输机械, 增加掘进单循环次数。

1 工程概况

利民煤矿缓坡副斜井, 坡度为6°, 巷道设计为直墙半圆拱形, 井筒净宽5.4 m, 井筒掘进断面23.3 m 2, 净断面20.1 m 2。井筒长度473 0 m。采用锚喷支护, 喷层厚度120 mm, 此项工程巷道围岩属于中硬性岩层, 岩石坚固性系数f=4~6。

2 钻研机具和爆破材料

缓坡副斜井井筒掘井工作面采用YT-28型气腿式风动凿岩机凿岩, φ42 mm“一”字或“十”字型合金钢钻头, 配用B22中空六角钢钻杆, 每米3.0 g, 钻杆长度3.2~3.3 m。工作面布置9台凿岩机 (不包括锚网支护用的四台凿岩机) 同时作业, 炸药选用煤矿许用二级乳化炸药, 药卷直径φ35 mm, 1~5段毫秒延期电雷管, 使用MFB-200型发爆器引爆。

3 爆破参数

1) 炮眼深度。合理的炮眼深度保证钻眼时有较高的钻进速度。岩巷掘进时若采用普通的气腿式凿岩机, 在相同的岩石和施工条件下, 炮眼深度每增加1 m, 钻眼速度就下降4%~10%, 且随着钻眼深度的增加, 钻眼速度下降更快。因此使用YT-28型气腿式风动凿岩机凿f=4~6的围岩时, 炮眼深度宜控制在3.0~3.2 mm, 否则钻研速度将大幅降低。合理的炮眼深度应能保证每班完成整循环, 并能保证正规循环作业。这样每班任务明确, 便于组织管理, 同时配合锚喷支护, 在合理的炮孔深度内, 力求最高掘进功效。采用中深孔爆破必须保证每小班一循环。结合巷道的岩石条件和施工条件, 设计炮眼深度为3.0 m。

2) 炮眼直径和药卷直径。增大药卷直径, 可以提高炸药的爆速, 爆轰压力, 殉爆和爆红的稳定性, 能够增大爆炸应力波峰值, 应力波作用时间及冲击量, 也能提高对岩石的破坏强度。在坚固性系数不是特别大的岩石中, 钻研速度下降不明显, 增加炮眼直径可以提高整体功效。因此在此项工程中, 采用炮眼直径φ42 mm, 药卷直径φ35 mm。

3) 掏槽爆破。掏槽爆破是岩石巷道爆破掘进最为重要的环节, 其他炮眼的爆破效果好与坏及周边光面爆破质量直接取决于掏槽眼爆破效果, 循环进尺直接受其影响。岩石巷道掘进爆破楔形掏槽是目前国内外最常用的掏槽方式之一, 其掏槽眼方向与工作面夹角较大, 工作面作为自由面可以被其充分利用, 用较少的炮眼消耗和炸药消耗, 获得较大的掏槽面积和槽腔体积。因此, 采用掏槽眼深度为3.2 m的楔形斜眼掏槽, 在槽腔内布置辅助掏槽眼, 来增大槽腔体积内岩石的破碎和加大槽腔底部岩石的破碎和运动。用同一段雷管起爆所有槽眼的装药[2]。

4) 周边光面爆破。采用光面爆破技术, 可加强巷道成型。适当调整炮眼数量移至巷道断面周边, 增加周边眼数量, 保证光面爆破效果。周边眼布置在巷道轮掘进廓线上, 钻眼时向外偏斜, 眼底落在轮廓线外50~100 mm, 炮眼相互平行, 深度一致。同时严格控制周边眼间距, 最小抵抗线及装药量, 顶眼眼距300~400mm, 帮眼眼距400 mm, 周边眼最小抵抗线420 mm (400~500 mm) , 实际炮眼密集度系数m=0.7~0.8。

5) 其他炮眼爆破参数。根据断面岩层情况, 在掏槽眼和周边眼间适当均匀布置崩落眼, 要求紧挨掏槽眼的辅助眼与掏槽眼口间距控制在250~300 mm, 其他崩落眼间距和排距控制在500~600 mm, 炮眼密集系数控制在m=0.8~1.2。底眼开眼可高出巷道底板100~200 mm适当下扎, 眼底可落在巷道底板外150~200 mm。

6) 装药结构。周边眼采用水垫层 (装水炮泥) 装药结构, 既可减缓爆炸冲击力对了孔壁周边围岩的破坏, 又能实现均匀爆破, 减少超挖和欠挖量, 并可大幅降低爆破效应, 在安全方面还可防止炮眼内瓦斯积聚, 保证爆破作业安全。装药时, 先装入水泡泥5~6个, 然后连续装至设计药量, 再将带有雷管的起爆药卷置于眼口。其他各类炮眼均采用连续正向起爆。引药置于靠近眼口的装药端, 引药和所有药卷的聚能穴均指向眼底, 药卷间不得夹有碎石和其他杂物, 以保证可靠传爆。装药前, 必须用风吹扫干净将炮眼内的岩渣、泥水, 保证连续装药到眼底。眼口用炮泥填实, 炮泥充填长度要符合《煤矿安全规程》规定要求。

4 装载运输机械

利民煤矿缓坡副斜井, 断面比较大, 坡度比较小为6°, 近似于水平巷道, 适合胶轮式车辆从中行驶, 在岩巷掘进过程中, 装运使用防爆胶轮式装载机和自卸式翻斗汽车, 与其它掘进装运岩渣设备相比较, 装运岩渣的能力加强, 大大缩短装运岩渣时间, 因此增加了掘进单循环次数, 也就加大了掘进进尺, 提高了掘进速度。

5 掘进成果

1) 在合理编排劳动组织和实行严格科学管理下, 利民煤矿副斜井岩巷掘进速度大大加快, 日进尺增加了。巷道掘进平均单循环进尺也有所增加。2) 巷道成型质量有所提高。超欠挖量控制在工程要求范围以内。3) 降低了巷道掘进成本。爆破材料的消耗和炮眼消耗大幅降低。4) 提高了炮眼利用率, 提高了功效。

参考文献

[1]赵兴东.井巷工程[M].北京:冶金工业出版社, 2014 (2) .

岩石巷道篇7

大兴矿煤层顶底板主要是深灰色至灰黑色泥质页岩和灰黑色砂质泥质页岩, 顶底板松软、压力大, 巷道变形严重, 特别是在雨季, 空气湿度大, 泥岩遇水膨胀后给顶板管理带来极大的不利影响, 巷道变形较严重, 所以巷道一直处于被动状态。自建矿以来, 在穿层巷道支护时, 曾先后采用了刚性支护的11#工字钢棚 (木枇配合竹笆背顶帮) 、11#工字钢对棚 (木枇配合竹笆背顶帮) 、11#工字钢棚 (木枇配合钢筋网和高强度塑料网背顶帮) 、11#工字钢棚+喷浆联合支护、可缩性支护的U29型钢棚、U29型钢棚+喷浆联合支护等各种支护形式。从使用效果分析来看, U29型钢棚+喷浆联合支护, 具有技术先进、安全可靠、经济可行等优点, 在矿井中得到了广泛的应用。

1、地质概况

枣庄大兴矿业有限责任公司所采煤层为华北型石炭、二叠系地层的主要含煤组段, 由深灰色至灰黑色泥质岩、灰白色中、细粒砂岩、砂泥岩互层及为煤2、煤3两层中厚煤层组成。

2煤层顶、底板特征

2煤层顶板为细砂岩与砂泥岩互层, 顶板与煤之间有小于1m的泥岩或砂质泥岩伪顶。底板主要为泥岩, 其次为细砂岩及中砂岩。3煤层顶板即为2煤层底板, 为黑褐色泥岩或砂泥岩, 厚8.42～28.65m, 平均11.48m, 底板岩性多为泥岩, 个别为炭质泥岩及细砂岩, 泥岩及细屑岩极为发育。常有浑浊层理, 底栖动物通道、生物干扰产生的变形层理和沙纹层理。

2、原支护方式分析:大兴矿的煤系地层岩石主要为泥岩、炭质泥岩和砂质泥岩等软岩, 布置在这类地层中的巷道围岩具有松散、破碎、膨胀等特点。我矿以往在穿层巷道施工软岩时, 造成了主要巷道维护周期短、返修费用高, 而且严重影响了安全生产的正常进行。在揭煤巷道的托顶煤施工中, 采用11#工字钢棚支护不能够达到足够的稳定范围, 支护后不久就会因为巷道的压力大, 从而导致巷道整体收缩而造成断面不足支护失效。

3、问题的提出

由于枣庄大兴矿业有限责任公司地质条件复杂, 矿压较大, 井下在穿层巷道时常出现底鼓、侧压较大、围岩松软、破碎等。采用11#工字钢支护强度不足, 尤其是在岩石揭煤区段托顶煤施工中, 采用11#工字钢棚在支护后不久就会发生强烈的变形、扭曲甚至折断、压垮, 造成支护的失效, 严重威胁了矿井安全。而采用U型钢棚支护段的巷道, 由于U型钢棚具有一定的可缩性和较大的支护强度, 稳定性比用11#工字钢棚刚性支护要好得多。

4、分析

在经过了多种支护形式的试用作对比后, 我矿取得了一定的认识, 达成共识。虽然U型钢棚具有较大的支护强度和一定的可缩性, 用来支护软岩巷道能取得一定的效果, 但通过现场破坏情况进行分析效果不太明显。有时由于来压, 木枇被压断, 顶帮时有出现漏 (冒) 顶等现象的发生, 严重威胁了矿井安全生产。

5、采取的对策、U型棚+喷浆联合支护情况

U型棚+喷浆联合支护技术是一种支护技术的联合互补, 通过采用U 型棚+喷浆联合支护能够使围岩体的稳定性和整体性, 能调整外围支护的应力重新分布, 促使U型棚支护在整体上的受力均匀分布, 控制围岩进一步变形, 用喷浆支护能封闭围岩, 能增强U型钢棚整体性、连续性和稳定性, 提高了U型棚的受力强度。该支护方式可有效控制围岩变形和漏 (冒) 顶等事故的发生, 给矿井留下了的安全隐患。

6、确定U29钢棚支护参数

大兴矿3煤距离2煤层间距为9～15m, 由3煤顶板掘进到2煤顶板上山掘进巷道托顶煤穿层施工。按上山坡度16°施工, 巷道断面形状采用半圆拱形, 规格为净宽3600Χ净高2920mm, 穿越时要逐渐托顶煤施工直到跟上2煤顶板。

7、U29型钢棚支护施工工艺及质量标准要求

当掘进巷道顶板距离2煤5m时, 支护方式由原来的锚杆钢网锚索喷浆支护改为U29钢棚+喷浆联合支护。巷道掘进后及时采用U29型钢棚对巷道进行支护, 防止顶煤脱落、片帮、漏 (冒) 顶等现象的发生。采用U29型钢棚规格为:净宽3600Χ净高2920mm的拱形U型钢梁和棚腿由3节组合而成, 拱形和棚腿搭接长度300mm, 搭接处用2个配套的U型卡螺栓进行连接, 且连接处用加力扳手上紧螺栓, 棚距为800mm, 全断面铺设金属菱形网。金属菱形网采用材料为8#铁丝做成, 网格为50Χ50mm的菱形网配合长1200Χ宽100Χ厚50mm的木枇护顶、帮。木枇间距400mm, 并腰帮接实背牢, 金属菱形网与网间搭茬长不少于100mm, 金属菱形网与网搭茬处用12#铁丝连接, 连接间距不大于200mm, 铁丝扭圈数不少于2圈, U29型钢棚架棚支护后要进行喷浆, 喷浆厚度100mm, 顶、帮喷浆要喷严封实。

结束语:

U型钢棚+喷浆联合支护体会

1、

通过采用U型钢棚+喷浆联合技术, 一方面延长了巷道使用周期, 另一方面有利于保证了矿井的安全生产。

2、该技术对矿井压力大, 煤 (岩) 层较松软的穿层掘进具有很强的适用性, 能满足巷道在揭煤巷的穿层施工支护时的要求。

同时, U型棚+喷浆联合支护技术即增加了巷道的支护强度, 又能把U型钢棚支架连成一个整体;封闭性能和可靠性能较好。

3、

在同等条件较以往采用的11#工字钢棚支护, 采用该支护的巷道基本上不用维修, 而采用其他支护方式要多次维修才能满足使用要求, 增加了整体的施工费用成本, 因此该支护技术为矿节约了大量资金, 从而提高了企业的经济效益。

参考文献

[1]何满湘, 高尔新.软岩巷道耦合支护力学原理及其应用[D].2000.

[2]李凝, 杨玉华.软岩巷道支护技术调研[J].煤炭工程, 2003, 8.

[3]康红普.软岩巷道底鼓的处理及防治[M].煤炭工业出版社, 1993.