煤礦深部開采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)研究

煤礦深部開采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)研究摘要：巷道是煤礦開采的通道，其掘進(jìn)速度對煤礦的高產(chǎn)高效有直接影響。在當(dāng)今采礦技術(shù)高度發(fā)展的時(shí)代，煤礦開采速度得到了巨大提升，而巷道掘進(jìn)速度很難滿足煤礦開采的需要，這就是普遍存在的采掘接替緊張問題。鑒于此，本文就煤礦井下巷道掘進(jìn)中的支護(hù)問題展開探討，以期為相關(guān)工作起到參考作用。關(guān)鍵詞：煤礦;井下巷道;支護(hù)問題煤炭資源在我國的一次能源消費(fèi)中占比巨大，地位重要，儲(chǔ)量豐富、分布廣泛。但是在實(shí)際的開采工作中，適宜露天開采的煤礦儲(chǔ)量比例相對較小，因此大部分的煤礦煤炭資源都是在地下進(jìn)行開采。地下開采中，煤礦巷道是重要的組成部分，而在煤礦巷道的快速掘進(jìn)中，支護(hù)工藝尤為重要，對于施工的效率質(zhì)量以及施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全都影響巨大。因此，對煤礦巷道快速掘進(jìn)中的支護(hù)工藝進(jìn)行分析研究，有著現(xiàn)實(shí)的價(jià)值和意義。一、煤礦深部開采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)的重要意義深入研究煤礦深部開采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)，可以更好地實(shí)現(xiàn)煤礦內(nèi)部各項(xiàng)資源的有效利用，同時(shí)能夠有效地改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。在巷道施工環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)入到施工現(xiàn)場對整體的煤礦巖土情況進(jìn)行了解，從而在設(shè)計(jì)階段能夠把巖體三向應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向應(yīng)力，確保煤礦深部的能量能夠有效釋放，減少應(yīng)力對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生受力的不利影響。在煤礦深部開采中，結(jié)構(gòu)中的壓力和施工應(yīng)力會(huì)受到壓力的影響，會(huì)導(dǎo)致巖土破裂的現(xiàn)象，無法保證現(xiàn)場施工進(jìn)度。因此對開采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，對提升整體深部結(jié)構(gòu)的承載力有積極作用。二、煤礦巷道快速掘進(jìn)中支護(hù)工作問題及影響因素井下巷道爆破鉆孔施工技術(shù)中的安全問題如今，國內(nèi)逐漸推出了使用全液壓鑿巖車和掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車等。但是，目前大部分煤礦井下巷道的觀感質(zhì)量并不好，由于在開展巷道施工作業(yè)的過程中伴隨著很多不規(guī)范的現(xiàn)象，常見的有各工種不按操作規(guī)程進(jìn)程爆破鉆孔施工，缺乏規(guī)范性，對新設(shè)施以及設(shè)備的了解不夠，設(shè)備操作缺乏熟練性等，導(dǎo)致爆破設(shè)計(jì)和鉆孔的實(shí)際位置存在著很大的偏差，從而嚴(yán)重威脅到了實(shí)際施工效率。導(dǎo)致上述問題出現(xiàn)的原因來自方方面面，例如，因受到地質(zhì)條件的影響，通常情況下鉆機(jī)在土質(zhì)疏松的地方容易出現(xiàn)打偏的現(xiàn)象，在巖石堅(jiān)硬的地方，鉆進(jìn)速度也會(huì)減慢，甚至有時(shí)候還會(huì)改變鉆進(jìn)方向。再加上，因施工技術(shù)掌握不熟練帶來的不利影響，在開展鉆進(jìn)工作的過程中，鉆孔位置的放置缺乏準(zhǔn)確性，致使鉆孔和鉆機(jī)的位置無法處于一條直線。開孔時(shí)鉆桿太長也是導(dǎo)致鉆機(jī)缺乏平穩(wěn)性的關(guān)鍵。最后，機(jī)具的不正當(dāng)使用也會(huì)使鉆桿彎曲，從而對鉆孔產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用。上述問題都是在煤礦井下爆破鉆孔作業(yè)中比較常見的，這些問題的產(chǎn)生會(huì)伴隨物體打擊、機(jī)械傷害、頂板事故以及觸電等危險(xiǎn)，從而會(huì)對煤礦的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響。2.巖巷的掘進(jìn)對于巖巷的掘進(jìn)，目前多采用鉆爆法，即通過鉆眼爆破的方法來破碎巖體使巷道成型。這就要求在施工時(shí)對巖層參數(shù)有詳細(xì)的了解，進(jìn)行有效的施工管理，并制訂合理的施工方案。在進(jìn)行爆破時(shí)，要選擇合適的鉆孔深度、鉆孔角度和鉆孔數(shù)量，這可以通過掘進(jìn)施工圖來完成。爆破時(shí)，炸藥的裝藥形式最好選擇耦合裝藥，這種裝藥形式爆破效果好，但對密封要求高。在爆破后，應(yīng)該及時(shí)清除掘進(jìn)工作面前方的碎石并對工作面進(jìn)行支護(hù)。合理的安排爆破、裝巖和支護(hù)三個(gè)工序是實(shí)現(xiàn)巖巷快速掘進(jìn)的關(guān)鍵。隨著技術(shù)的發(fā)展，一些條件好的礦井也采用綜掘機(jī)來掘進(jìn)巷道。這樣做，不僅掘進(jìn)效率大大提高了，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)、裝巖和支護(hù)的一體化，而且掘進(jìn)安全也得到了大幅提高，是一項(xiàng)正在推廣的巖巷掘進(jìn)技術(shù)。但是，掘進(jìn)機(jī)對巷道斷面的要求很高，即巷道斷面要能便于掘進(jìn)機(jī)運(yùn)輸。3.支護(hù)工作存在問題支護(hù)工作中還存在著一些現(xiàn)實(shí)的問題，這些問題制約著支護(hù)工作價(jià)值和作用的體現(xiàn)與發(fā)揮。具體而言，支護(hù)工作存在以下問題：首先是對支護(hù)工作的重視程度不足，有許多煤礦企業(yè)沒有重視這一工作，導(dǎo)致支護(hù)工作在巷道掘進(jìn)中的實(shí)際開展情況不佳。其次設(shè)備的落后與陳舊，支護(hù)設(shè)備落后，導(dǎo)致了實(shí)際的支護(hù)工作不盡人意，因此需要解決這一方面問題。三是支護(hù)研究缺失，我國在煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)方面的相關(guān)研究少，難以給實(shí)際的支護(hù)工作提供理論與技術(shù)的支持和幫助，導(dǎo)致我國的巷道支護(hù)多年來難有創(chuàng)新，發(fā)展艱難。三、井下巷道爆破鉆孔施工中問題應(yīng)對措施1.煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的完善措施不管是煤礦的運(yùn)輸還是煤礦的開采，都需要注重巖石的性能，立足于巖石周圍的性質(zhì)來達(dá)到降低施工過程中遇到問題的幾率，在實(shí)際運(yùn)用的過程中，所謂的煤礦掘進(jìn)巷道錨桿技術(shù)的支柱也就是巖石壁，在落實(shí)掘進(jìn)工作的過程中，巷道的參數(shù)隨時(shí)發(fā)生這改變，應(yīng)該及時(shí)搜集相關(guān)資料，并且控制參數(shù)在合理的范圍內(nèi)，從而有效確保巷道的安全。支護(hù)設(shè)計(jì)工作同樣也很關(guān)鍵，運(yùn)用一定的設(shè)計(jì)思路，選擇合理的設(shè)計(jì)方法，是強(qiáng)化支護(hù)作業(yè)承載力的關(guān)鍵。在開采煤礦的過程中，巷道的位置經(jīng)常會(huì)發(fā)生改變，因此，在落實(shí)掘進(jìn)工作的時(shí)候要額外注意通常情況下，需要選擇具有較好柔韌性的支護(hù)，從而有效控制掘進(jìn)變形現(xiàn)象。一般而言，主要將木支架用在斷面不大、地壓小并且服務(wù)年限不長的掘進(jìn)工作中的臨時(shí)支護(hù)或者采區(qū)，在地壓不穩(wěn)定、地壓大并且圍巖變形比較大的巷道中，需要用到U形剛可塑性金屬拱形支架。臨時(shí)支護(hù)工藝分析在實(shí)際的煤礦巷道掘進(jìn)中，臨時(shí)支護(hù)多是采用支柱進(jìn)行支護(hù)的，支柱支護(hù)的形式需要相關(guān)的施工人員提前對整體的煤礦巷道的頂板和圍巖有著一定的認(rèn)知，同時(shí)還需要對支護(hù)的支柱結(jié)構(gòu)以及特性有著清晰的了解。現(xiàn)階段我國許多的煤礦巷道中掘進(jìn)支護(hù)工藝在實(shí)際的支護(hù)工作中，沒有考慮到支柱或者支護(hù)設(shè)備與巷道頂板與圍巖之間科學(xué)的位置關(guān)系。因此，對臨時(shí)支護(hù)中的支柱或者支護(hù)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化是十分重要的。臨時(shí)支護(hù)具體而言，重點(diǎn)在于通過建立力學(xué)分析模型，對支護(hù)支柱的相應(yīng)設(shè)置參數(shù)進(jìn)行分析研究，從而更好的使支護(hù)對頂板與圍巖起到保護(hù)支撐作用。無論任何支護(hù)方式，其本質(zhì)目的都是為了保持巷道頂板以及圍巖的受力平衡，做好臨時(shí)支護(hù)中頂板與圍巖的受力分析，使其平衡，就能夠起到有效支護(hù)作用和效果。結(jié)束語綜上所述，在我國煤礦開采的數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，對煤礦巷道快速掘進(jìn)中的支護(hù)工藝進(jìn)行研究，是十分必要的。由于礦山壓力的存在，如果不對巷道進(jìn)行有效的支護(hù)，將對巷道的正常使用帶來影響，甚至造成安全事故。在掘進(jìn)過程中，由于地質(zhì)條件等的改變巷道支護(hù)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。參考文獻(xiàn)原嘯.煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)[J].華北國土資源，2018(05):122-123.成安紅?煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支