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煤矿掘进巷道支护设计分析研究

作者:未知

  摘 要:煤矿掘进作业期间,巷道支护设计是否合理,直接影响到施工质量和安全。由于客观因素影响,可能导致掘进巷道受到采动压力和构造应力影响,增加巷道支护难度,出现不同程度的局部冒顶、变形事故,严重威胁到工作人员生命财产安全,阻碍后续相关工作顺利开展。本文从煤矿掘进巷道支护设计低到角度分析,选择合理的支护参数和支护方式,针对其中的问题,提出合理有效措施,以便于提升煤矿掘进巷道支护设计合理性。
  关键词:巷道支护;煤矿掘进;顶板管理;局部冒顶
  煤矿开采事业迅猛发展的同时,矿井作业深度逐渐增加,受到地质条件、水文条件影响较大,可能导致煤矿掘进巷道中出现顶板破碎和变形问题,增加局部冒顶几率,影响到施工质量。究其根本,是由于施工单位未能选择合理的支护技术和方式,巷道顶板设计不符合要求,所选择的顶板支护材料质量不符合施工要求,一旦操作不当将出现严重的安全事故。故此,应该加强煤矿掘进巷道支护设计和分析,选择合理的支护参数和支护方式,针对其中存在的问题及时有效解决,为后续煤矿掘进巷道支护提供可靠依据。
  1 煤矿掘进巷道支护相关参数分析
  1.1 断面形状
  煤矿掘进巷道支护中,断面形状参数的选择十分重要,由于不同区域地质条件不同,煤矿巷道形态存在显著差异,随着施工巷道顶板压力增加,可以发现相较于梯形和矩形巷道而言,拱形巷道承压能力更强,但是由于巷道顶板容易破碎,后期维护难度较大,所以会对后续采掘作业活动顺利展开带来一定阻碍作用[1]。故此,充分结合区域实际情况,巷道掘进中选择合理的支护方式和巷道形态,对作业活动全面监控,逐步提升巷道掘进效率,维护作业安全。
  1.2 巷道支护参数
  煤矿巷道掘进中,支护参数选择是否合理对于巷道支护效果影响较大,需要进行充分的地质勘察来选择合理支护参数,提升巷道围岩稳定性,确保掘进活动安全有序进行。明确巷道掘进目标,整合与分析巷道支护参数基础上选择支护方法,促使巷道设计标准和实际情况相契合,维护巷道支护安全,带来更大的经济效益。
  1.3 支护时间
  支护时间选择对于煤矿掘进影响较大,作业期间受到不同应力作用影响,巷道围岩呈现塑性状态,由于支护不合理加剧顶板破碎和变形问题,威胁到作业人员生命安全。在巷道掘进作业活动结束后,如果应力超过限定值,需要及时有效的对巷道安全维护。结合实际情况,选择合理有效支护措施来降低压力应力对巷道的破坏,维护巷道作业安全。
  2 煤矿掘进巷道支护方式选择
  当前煤矿掘进巷道支护中,支护方式较为多样,不同支护方式各有优势和不足,应充分的进行地质勘察了解实际情况,选择最佳的巷道支护方式。
  2.1 棚式支护方式
  棚式支护方式最初诞生于上个世纪90年代初,根据结构材料性质来选择相应的棚式支护方式,主要包括金属支架结构棚式支护、钢筋混凝土钢架机构棚式支护和混凝土结构棚式支护方式几种。伴随着煤矿生产技术水平不断提升下,以往的混凝土结构棚式支护方式已经无法满足实际需要,安全性不高,逐渐被淘汰。金属支架结构棚式支护的刚性和柔性良好,操作便捷,适应性较强。但是,此种支护方式成本高,在一些地质构造复杂区域应用效果较差[2]。
  2.2 砌碹支护方式
  砌碹支护方式较为常见,实际应用效果可观,具体可以包括浇混凝土支护、混凝土砌块支护和钢筋混凝土几种支护方式。由于砌碹支护方式属于被动支护范畴,工程量和施工强度较高,需要消耗大量成本,所以适用范围较为狭窄,仅仅是在一些硐室和特殊巷道中应用。
  2.3 锚喷支护方式
  锚喷支护方式作为煤矿掘进巷道支护中常见支护方式,主要是借助锚索和锚杆进入岩石内部,有助于提升顶板结构稳定,强化巷道围岩承载能力,最大程度上规避围岩变形现象出现。煤矿巷道掘进期间,降低水流和和风等客观因素的不良影响,切实提升巷道围岩强度,保证巷道支护效果。
  2.4 注漿加固支护方式
  在煤矿掘进巷道支护期间,注浆加固方式的应用较为广泛,可以借助高压注浆泵施工,超前注浆钻孔注射凝固液,促使巷道围岩强度和胶结力度有所提升,以便于实现围岩应力均衡分布。采用此种支护方式,可以大大提升围岩承载力,获得可观的支护效果。
  2.5 单体液压支护结合铰接顶梁支护技术
  铰接顶梁作为有重金属材料,巷道支护中应用可以规避变形问题出现,优势突出。通常在顶梁中间位置安装柱子,严格把控各个支柱间距符合技术要求,促使支护支撑作用充分发挥。单体液压支柱间距1m左右即可,由于单体液压支柱独立性较强,影响到整体支护效果,所以需要加强固定管理。这样不仅可以提升围岩结构稳定性和抗裂能力,还拥有良好发展优势。由于钢筋材料成本低,可以低成本、高回报,呈现广泛的应用前景。
  2.6 复合支护方式
  复合支护方式在实际应用中,相较于单一支护方式而言,可以结合实际情况将两种或两种以上支护方式整合在一起,充分发挥不同支护方式优势,提升围岩结构稳定性。当前煤矿掘进巷道支护中所选择的复合支护方式,以锚杆+锚索吊棚联合支护方式为主,相较于单一支护形式而言支护效果更为可观。但是,复合支护方式由于整合多种支护方式,劳动强度大,成本高,并且在具体支护中可能存在支护协调不畅问题,影响到支护效果。但是,在具体应用中可能出现渗漏问题,影响到巷道掘进作业活动顺利展开。所以,应该定期巡查审核,加强掘进作业活动全面监管,以便于及时解决问题予以处理。液压柱对巷道支护效果影响较大,可以替换液压柱,对巷道支护有效处理,提升巷道安全性。具体施工中,对于楼顶问题,促使单体液压支柱和柱子相结合,及时处理渗漏问题,提升巷道整体支护效果。
  3 煤矿掘进巷道支护中的问题和解决对策
  在煤矿巷道掘进期间,应该综合分析支护参数,选择合理的支护方式,对于巷道支护过程中出现的问题寻求有效措施,促使煤矿巷道掘进活动高效进行。就当前煤矿掘进巷道支护中的问题来看,主要是由于受到施工扰动压力影响,巷道围岩结构稳定性和表面胶结力度较差,在一定程度上增加围岩破碎、变形几率。围岩变形和应力会导致巷道围岩破坏,单一支护方式无法满足作业需要,需要结合实际情况选择合理支护措施。
  在这个过程中,需要严格控制巷道围岩应力分布,设计合理的掘进巷道形状,改善巷道围岩应力状态,降低巷道围岩变形几率。掘进巷道支护期间存在的问题,应该综合分析矿山地质数据,选择合理的巷道支护方式,并适当增加支护力度,有效约束和控制巷道表面应力,在提升围岩承载力同时,避免破碎带朝着纵深方向发展,提升围岩结构稳定性。与此同时,选择复合支护方式,保证围岩表面平滑,避免应力集中影响到掘进巷道支护效果。通过先进技术和工艺应用,巷道掘进支护技术不断推陈出新,支护效果和适应性进一步提升,有助于掘进支护活动灵活展开,促使煤矿巷道掘进活动顺利展开。
  4 结论
  综上所述,伴随着煤矿开采力度增加,煤矿巷道掘进过程可能受到客观因素影响,受到外界应力作用,加剧围岩破碎、变形,不仅影响到巷道掘进效率,还会威胁到巷道生产安全。所以,应该结合实际情况选择合理的支护技术,提升煤矿掘进巷道支护效果。
  参考文献:
  [1]李宸.煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用与分析[J/OL].当代化工研究,2019,23(03):71-72.
  [2]蒋传田.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2018,34(06):153-154.
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