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工程管理前沿【2019年第24期】

  • ID:271572
  • 浏览:5016
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-02-24 05:14:31
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

复杂地质条件下煤矿掘进支护技术应用

2019/8/9 15:17:00 工程地质学 冯学武
资料简介

摘要: 煤矿开采掘进支护技术在复杂地质条件下的运用需要把握当地的复杂地质条件,还要重视复杂地质环境对掘进支护技术的影响,并且有效地改进好相关的施工开采技术,有效地运用好掘进支护技术,进一步保障煤矿资源开采与掘进工作的顺利进行。文章将结合实例工程,探索复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术,以供借鉴。

复杂地质条件下煤矿掘进支护技术应用

冯学武

中煤集团大屯公司徐庄煤矿 江苏沛县 221611

摘要:煤矿开采掘进支护技术在复杂地质条件下的运用需要把握当地的复杂地质条件,还要重视复杂地质环境对掘进支护技术的影响,并且有效地改进好相关的施工开采技术,有效地运用好掘进支护技术,进一步保障煤矿资源开采与掘进工作的顺利进行。文章将结合实例工程,探索复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术,以供借鉴。

关键词:复杂地质;煤矿掘进;支护

1采煤复杂地质情况分析

在进行煤矿开采工作的过程当中,相关工作人员需要对开采现场进行全面仔细的勘查,并对勘查结果进行分析,从而为工作计划的制定提供有力的依据。从实际的角度来讲,大部分的煤矿开采都不会在地表的位置,需要进行掘进,从而使得煤矿开采工作存在着一定的危险性,进而对掘进支护技术提出了更高的要求,支护技术的应用效果也会受到诸多因素的影响。

首先,伴随着开采范围的逐渐扩大,使得开采深度也有所增加,如此一来,很容易对原有的地质结构造成破坏,增加了围岩的应力,进而使得煤层的顶板和底板出现相应的变化,使得煤矿开采的安全风险明显增加,对工作人员的人身安全造成了极大的威胁。

另外,由于煤矿开采区域多处于非常恶劣的地质环境当中,会出现大断面巷道或者是巷道断层的情况。因为很多煤矿的地层土质不够密实,进而给掘进工作造成了很大的困难和阻碍,巷道的形状无法固定,受到外界因素的影响很容易出现形变,增加了安全隐患。

除了上述的情况之外,煤层的顶板和底板岩石强度相对较弱,在进行掘进的过程当中很容易出现破碎的危险,并且在掘进的过程当中,由于形变的影响,增加了意外发生的几率。在这样的情况之下,如果相关的工作人员不能及时发现和控制潜在的风险,势必会导致情况进一步恶化,在很大程度上增加了垮塌的风险,工作人员的施工安全也就无法得到有效的保障。

2复杂地质条件下煤矿掘进支护技术应用

2.1工程概况

某矿为国有重点煤矿,为高瓦斯矿井。4.5m为煤层平均厚度,地质勘查资料显示,本顺槽巷道存在平均1.2m厚的伪顶,其主要为泥砂岩,且顶部破碎问题突出。观察发现,顶板以上2.8m范围内多为混合岩层(粉砂岩夹炭质泥),部分区域存在离层情况。顶板以上10m范围内主要为粉砂岩。施工过程中出现过断层现象,无法预留巷道过断层伪顶,垮落面积较大,甚至出现下沉,大大增加了巷道支护施工难度。为避免支护失效,提高巷道掘进效率,增加施工安全,在巷道掘进初次支护后提出采用高强锚注支护对巷道进行二次加固。

2.2原巷道变形破坏特征

巷道掘进期间,首先施工1m两架单层3节U型钢,等卸压后,施工3架双层3节U型钢;回采期间,翻修400mm的单架双层33节U型钢,在围岩和U型钢中间架设1层木梁棚。掘进期间,巷道变形破坏表现为:

(1)巷道支护破坏严重。U型钢支架破坏严重,巷道变形剧烈,难以满足安全生产。后期维护费用高,制约着矿井高效发展。

(2)巷道出现非对称破坏现象。①巷道两帮出现非对称,靠近工作面实体煤侧变化剧烈;②底鼓严重,巷道左侧底鼓量大于右侧底鼓量;③关键部位变形量大,易造成巷道整体失稳。

综上所述,巷道围岩变形破坏原因:①煤层埋藏深;②工作面超前支承压力影响大;③巷道围岩强度低;④支护不合理;⑤两向不等压受力。

2.3巷道支护技术方案

巷道顶板中空注浆锚索按2-1-2形式与初次支护锚索“插空”布置,排距为1.0m,间距为2.7m,锚索方向与巷道岩面垂直;巷道两帮中空注浆锚索按2-1-2布置,排距为1m,间距为2.4m。

为了防止巷道掘进后在施工永久支护时空顶顶板出现破碎、冒落现象,保证巷道支护安全,决定在巷道掘进时采用撞楔超前支护。

为了进一步提高顶板稳定性,防止顶板离层现象,决定在巷道破碎区域架设工字钢棚。

2.4高强锚注支护

(1)注浆锚杆施工

①锚杆钻孔。采用锚杆钻机配合Φ32mm钻头钻孔。钻孔时应按照先顶后帮的顺序依次进行,孔位和钻孔角度误差分别控制到100mm和5°以内,锚杆孔深度到设计2700±50mm。

②安装锚杆。在钻孔中依次放入1支k2370树脂锚固剂,药卷被锚索缓慢地推向眼底,将锚索与锚杆钻机相连接,并启动锚杆钻机使其边推进边搅拌,待锚索达标设计深度后再继续搅拌30~60s,施加预紧力前务必等待60~120s。

③施加预紧力。安装止浆塞后,对锚杆施加预紧力,施加预应力不低于30kN。

(2)注浆锚索施工

①锚索钻孔。Φ40mm钻头钻孔时使用锚杆钻机相配合,现场操作时,人工扶钻,湿式钻孔。钻孔时的顺序应按照先顶后帮依次进行,锚索孔位误差不大于100mm,钻孔角度误差不大于5°,拱顶锚索孔深度到设计8000±50mm,两帮锚索孔深度到设计6000±50mm,并清理干净钻孔内的碎屑和积水。

②安装锚索。在钻孔中依次放入树脂锚固剂ck2370与z2370各一支。药卷被锚索推向眼底的过程要缓慢,将锚索与锚杆钻机连接,并启动锚杆钻机使其边推进边搅拌,待锚索达标设计深度后再继续搅拌30~60s,撤去锚杆钻机前务必等待60~120s。

③张拉预紧。在锚索尾部依次安装止浆塞、推杆、托盘、锁具,用锚索张拉机具进行加压,张拉预紧力不低于100kN。

2.5非对称控制技术

根据原有巷道变形破坏特征,巷道出现非对称变形,采用“薄弱结构加强支护”的理念来解决非对称变形。

(1)小孔径预应力锚索支护。在巷道煤柱侧薄弱位置补充1根长7300mm、直径18.9mm的7股钢绞线预应力锚索。

(2)高强预应力让压锚杆支护。在工作面煤壁侧底板左侧和中下部薄弱位置补打1根长2400mm、直径22mm的HRB500高强预应力让压锚杆。

3关于提升煤矿巷道掘进支护技术水平的方案

3.1通过提升支护技术来进一步提高支护的承载能力

在施工方案制定之前,一定要做好相关的准备工作。通过实地考察,了解把握工程现场的地质环境,同时参考相关标准进行方案的制定与再修改。另外,在具体的施工中要严格按照相关的制度标准以及方案进行施工,不要按照经验,这样很容易出现操作失误。为了进一步增强稳固性,在进行支护模块的工作时,应选择稳定性较高的岩层加以固定。

3.2做好安全质量监督工作

煤矿行业是危险系指数较高的行业之一。在开采煤矿的过程中,始终坚持安全生产为第一原则。在工程开展的过程中,一定要及时做好相关地质环境的检测、技术设备的检查,同时做好不同岗位的分配工作。质量安全管理监督是一项长期的工作,并不是一朝一夕的,而是一项必须长期坚持的工作。另外,在日常要对施工人员做好安全教育培训工作,不断提高大家的安全生产意识,做到作业时时刻保持警戒心、责任心。

3.3不断更新新技术、新工艺

当前技术的发展是不能停止的,因此要具备创新意识、创造能力。注意技术之间的融合发展,高科技的融合使得相关工作自动化生产,提高准确性的同时提高工作效率。

结语:综上所述,煤矿产业是高风险产业,安全事故高发。复杂条件下的煤矿掘进事故更是频发,并且事故的危害性十分大。所以,应引起相关部门和人员的足够重视。在实际工作过程中,工作人员要认真考察实际地质环境,特别是岩层的性质,根据考察结果选择合适的掘进技术,注重支护优化工作,预防巷道冒顶,有效加固巷道围岩等,以提高煤矿巷道安全事故。

参考文献

[1]郝俊伟.大断面支护在矿井工作面上巷的应用效果探讨[J].当代化工研究,2019(13):82-83.

[2]刘康.巷道支护设计方法研究[J].能源与环保,2019,41(10):159-161+165.

[3]王亮.复杂条件下软岩煤层支护工艺研究[J].山东煤炭科技,2019(10):25-27.