煤礦軟巖避難硐室支護設計分析

1、    煤礦軟巖避難硐室支護設計分析    田文摘 要：對軟巖結構中的煤礦開采而言，建設避難硐室是最常見的防護措施。但是，在設計硐室的過程中，仍然存在許多不足，還需要相關人員加大研究力度，切實解決其中存在的問題，從而確保煤礦的開采安全。闡述了避難硐室對煤礦生產安全所起的重要作用及其基本設計原則，細致地分析了其支護設計方面的內容，旨在為優(yōu)化避難硐室工作提供有利的參考。關鍵詞：煤礦軟巖；避難硐室；支護設計；生產安全：td354 ：a doi：10.15913/ki.kjycx.2015.06.122為了進一步保證煤礦的生產安全，相關部門提出了6種重要的安全系

2、統(tǒng)，緊急避難系統(tǒng)是其中的重要組成部分。在實際情況中，避難硐室是該系統(tǒng)的主要設施之一，它在日常工作中起到了非常重要的作用。在軟巖結構較為豐富的煤礦采集地中建設避難硐室具有較大的難度，不僅需要考慮其對周邊環(huán)境結構的影響，還要全面分析軟巖在正常條件下的形變，如果分析不到位或存在一定缺陷，勢必會對避難硐室的安全性造成一定的影響，所以，避難硐室的設計工作一直都是相關部門研究的重點，它對煤礦生產安全有深遠的影響。1 避難硐室的作用現代化的煤礦生產正向長距離運輸、工作面持續(xù)推進等方面發(fā)展，雖然這是其進一步發(fā)展的必經之路，但是，也對安全保障工作提出了十分嚴格的要求。一旦煤礦生產過程中發(fā)生事故，其擴散速度必定在

3、短時間內劇增，波及范圍較大，工作人員很難迅速穿越較長的區(qū)域逃離危險區(qū)域。所以，要想在可控范圍內保證人員全部撤離是極其困難的，這幾乎是無法實現的。通過進一步分析和總結礦難可知，災害發(fā)生地的傷亡人數要比殃及地少得多。這說明，在發(fā)生意外之后，人們雖然可以迅速離開發(fā)生地，但是，仍然很難到達安全地帶；再加上井下的環(huán)境非常惡劣，許多人都是因窒息或中毒而死的，并非事故直接造成的傷亡。由此可見，礦井內缺乏完備的避難所是導致發(fā)生礦難損失慘重的直接原因。因此，要充分利用現有的一切資源，創(chuàng)建一個可以讓所有人在發(fā)生事故或遇到突發(fā)事件后可以迅速避難的容身之處，先確保人身安全，再考慮下一階段的救援工作。在煤礦井下修建硐室

4、，不僅可以縮短人們的逃生距離，還能大幅緩解災害可能造成的實際傷亡情況。因此，避難硐室是一個能夠真正起到實際保護作用的安全設施，它在保證煤礦開采安全性方面具有不可替代的作用。2 硐室的設計和修建原則修建避難硐室的根本目的是在發(fā)生一系列比如瓦斯泄漏、火災等事故時，為井下的工作人員提供一個功能完備并且安全、穩(wěn)定的暫時避難所，從而減少人員傷亡。硐室已經具備了阻隔外界強干擾的能力，比如防火、防爆，而且它還要滿足場所內人員的基本生存需求，比如氧氣、水分的供應等。在設計和修建避難硐室的過程中，需結合生產的實際情況，綜合分析硐室的經濟性、適用性和安全性，從而制訂或選取最佳的方案。通常情況下，在設計硐室的過程中

5、，要對硐室支護進行多重設計。只有這樣，才能有效保證硐室的密閉性和整體強度。然而，堅固、穩(wěn)定固然重要，但僅滿足于此還遠遠不夠，還要考慮到進入硐室內人員的生存情況和相關人員對其的救援，根據實際所需建立相對應的系統(tǒng)。避難硐室的設計和修建原則有以下幾點：具有良好的防氣體滲入功能，能隔絕外界的有毒氣體；強度必須符合標準，采取多級支護的方法，從而達到防火、防爆、耐沖擊的目的；必須具備完善的氧氣供應和氣體循環(huán)系統(tǒng)，為避難人員的生存提供必要的條件；設置一定的信號傳輸裝置，使其自動或人為地向外界發(fā)送事故信息，從而迅速開展救援工作；能夠持續(xù)供應一定時間的能源，比如熱能、電能等，以滿足避難人員的生存需要。3 避難硐

6、室的支護設計3.1 布置原則煤礦井下避難硐室的分布是具有一定差異的，這也關乎到了硐室的正常使用。一般情況下，避難硐室應盡量與煤礦采區(qū)的避難線路靠攏，在巷道中廣泛分布。在設計過程中，必須保證就近作業(yè)區(qū)域所有人員均能在40 min以內到達，與作業(yè)區(qū)域的距離不得超過1 km。煤礦井下避難硐室不能與變電站、燃料倉庫等地相鄰，應盡量避之。另外，還應盡量繞開地質構造較為復雜的區(qū)域，比如斷層等。綜合多方面因素，應將其建立在穩(wěn)固的巖層當中，如果無法繞開地質構造復雜的區(qū)域，必須將其修建在軟巖結構中，并采用多級支護的方式全面加固硐室，以免發(fā)生不必要的損壞。同時，硐室不能修建在位置相對較低的地方，如果發(fā)生意外，水會

7、灌入硐室中，影響硐室中系統(tǒng)的正常運行和在其中避難人員的生存環(huán)境。3.2 構建與設計3.2.1 劃分區(qū)域通常情況下，硐室主要由兩部分組成，即過渡室和生存室。過渡室的作用是防止巷道中彌漫的有毒氣體隨避難人員進入硐室中，進而對硐室中的空氣造成污染。在過渡室中，一般會設有一整套氣幕隔離裝置和衛(wèi)生設施。生存室的作用是為所有避難人員供給必備的氧氣、水分和食物等資源，并提供一定通信設備，使地面救援能夠得到準確的信息，盡快地救援硐室中的被困人員。3.2.2 規(guī)格尺寸根據煤礦生產的規(guī)模確定避難硐室的實際尺寸，其必須要具備可以接納服務區(qū)內全部人員的能力。以金川煤礦為例，其硐室可容納人數不得少于80人。硐室的整體長

8、度為45 m左右，在硐室的兩端分別設置長度為5 m的過渡室。3.2.3 支護方式避難硐室的支護系統(tǒng)主要是由4部分組成的，即混凝土噴層、充填材料層、鋼筋混凝土層和錨網聯(lián)合支護層。基礎部分在硐室中的分布情況如圖1所示。在硐室建設初期，往往會使用金屬質地的前探梁作為支護，它能夠起到固定和暫時性支護的作用，同時，還要在所有前探梁的頂端位置加設折疊梁。對軟巖結構中的避難硐室支護而言，應采用三級支護的方法，一級支護需將錨桿、鋼筋托梁、金屬網與混凝土整合；二級支護則需要使用鋼筋混凝土，為了滿足強度的要求，混凝土的強度等級應為c30；三級支護是填充材料，以起到緩沖和密封的作用。支護對硐室而言具有極其重要的意義

9、，如果硐室支護不到位，不僅無法為井下工作人員提供安全、可靠的避難所，還有可能引發(fā)嚴重的二次事故，進而危害到相關人員的生命安全。4 結束語避難硐室在煤礦生產安全中具有不可取代的作用，它是發(fā)生意外后能夠切實保障工作人員生命安全的基礎設施。硐室的出現和應用彌補了傳統(tǒng)意義上救援設施容量小的問題，而且硐室的安全系數更高、維持時間更長、經濟性更高。雖然軟巖結構中的硐室支護設計有一定的難度，但是，只要掌握基本的設計原則和要求，采取適宜的手段和方法，并經過相關試驗選取出最佳的設計方案，就會為硐室的修建和優(yōu)化打下堅實的基礎。參考文獻1秦帥，宋宏偉，杜曉麗，等.松動圈圍巖支護理論的研究與應用現狀j.西部探礦工程，2011，23（12）：105-109.2魏福生.深部巷道圍巖松動圈隨地應力的變化規(guī)律及巷道控制技術的探討d.重慶：重慶大學，