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工程管理前沿【2020年第20期】

  • ID:273376
  • 浏览:4823
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-10-15 16:48:05
  • 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。

煤巷快速掘进过断层技术研究

2020-10-16 09:35:26 工程地质学 李龙龙
资料简介

摘要:断层一直是严重制约煤矿安全高效生产的主要因素,在煤矿井巷施工尤其是煤巷掘进巷道中,经常会通到一些断层构造。如何安全顺利地穿过断层尤其是大断层,对提高单进水平,实现安全生产意义重大。本文就对煤矿掘进中,断层的形成,以及如何安全过断层做了简要分析。

煤巷快速掘进过断层技术研究

李龙龙

淮河能源集团煤业公司顾桥矿,安徽淮南 232001

摘要:断层一直是严重制约煤矿安全高效生产的主要因素,在煤矿井巷施工尤其是煤巷掘进巷道中,经常会通到一些断层构造。如何安全顺利地穿过断层尤其是大断层,对提高单进水平,实现安全生产意义重大。本文就对煤矿掘进中,断层的形成,以及如何安全过断层做了简要分析。

关键词:快速掘进;断层;支护

断层的出现往往会给煤矿开采工作带来不小的困难,断层往往会伴随着事故的发生,断层区域周围往往会发生煤矿开采事故,而断层越大对煤矿开采的产生的影响也就越大,但是在煤矿开采的过程中遇到大型断层的情况也是很少见的,一般遇到的都是中型或者小型断层,相对于大型断层来说对煤矿开采的影响还是比较小的。但是也就是仅仅对于大型断层来说,中小型断层对煤矿工人的影响也是致命的,如果没能好好的处理断层的话,往往会导致矿压增大,顶板事故,瓦斯超限等事故的发生,而这些事故所带来的后果是十分严重的。甚至会使煤矿开采、人身安全受到严重的威胁。

1断层的分类
 断层的形成,主要是因为当岩石受力超过其承受力里时,产生破裂,最后形成微隙,当许多微隙连在一起时,就形成一个断面层。根据断层面位置的不同特征,科学家将断层分为正断层、逆断层和平移断层

2 巷道过断层原则
根据顶底的软硬程度,一般底板较软,综掘机以割底矸容易,机掘以卧底为宜;挑顶卧底坡度与辅助运输、皮带运输和掘进机使用相适应。当水平巷道遇到断层时,一般采用巷道拐弯方法寻找断失煤层。

 3过断层的方法
  3.1 后退挑顶法

后退挑顶法,指的就是当煤炭巷道挑顶的挖掘程度到达断层面时,相关煤炭开采人员使煤炭巷道顶部刚好与断层面下盘的煤层处于同一位置,通过此种煤炭开采方法,既可以有效保证断层不因煤炭开采而受到破坏,还可以保证煤炭开采不受断层影响而顺利开展。后退挑顶法的具体施工方法就是在煤巷掘进的过程中,相关煤炭开采人员通过使用锚杆将断层面附近的顶板支撑起来。这种后退挑顶法实施起来非常简单且效果显著,不但断层没有造成破坏,而且还保障了煤炭开采工作的正常进行。
   1.2 后退卧底法

后退卧底法的使用条件是在煤巷的掘进过程中,所挖掘的煤层由于受到断层面的影响而不得不向下移动时,使用后退卧底法可以把煤炭巷道的顶部与断层上层的煤层处于同一位置。在后退卧底法的实施过程中,必须要使用锚杆,使其充分发挥支撑断层附近顶板的作用。在锚杆的支撑作用下,断层面由于受到一定的支撑力,所以不会在煤炭的开采过程中失去稳定性,从而保障了煤炭开采工作的正常进行与煤炭开采工作人员的人身安全。

2. 导硐法
  当煤矿巷道中遇到大断层时,其周围的岩石破碎松软,这时候,常规的方法和支护措施很难顺利通过,可以先用注浆的方法加固周围的岩石。具体方法如下:
  先导硐后注浆。因为巷道断面较小,周围岩石的松动圈小,这种情况采用小断面导硐能顺利通过断层破碎带。在小断面巷道过断层后,再在巷道内以2.0m的间距,按成巷后的设计断面轮廓线1.5m的间距,布置注浆钻孔,钻孔深度以到达围岩加固拱三分之一的位置为准,在施工至断层面10m左右的时候停止掘进,安装一个混凝土止浆垫,然后对迎头10m范围内的巷道喷浆进行封闭。然后从其前方,侧面,顶部和底部以一定角度打住浆孔,其深度和密度可根据具体情况而定。   

3. 巷道断层支护方法

3.1改良掘进临时支护方式
        结合矿井生产实际,选取ZLJ-10/21型机载临时支护系统替代原有的前探梁临时支护方式,实现临时支护与掘进作业平行开展,提升支护效果的同时降低临时支护耗时,提升掘进效率。为确保支护效果,机载临时支护系统四个前支撑盘始终同巷道顶板和底板紧贴合,并固定牢靠。当发生顶板破碎现象,则可于前支撑盘上增设一块尺寸为4000mm×30mm×200mm的优质大板开展临时支护。通过这种方式,掘进施工最大控顶距可达1800mm,最小控顶距可达200mm,临时支护耗时由原本的20min缩减为10min。
       3.2帮部锚索加固法
        岩石巷道帮部锚索钻机是煤矿上常用的煤矿支护设备,在巷道断层支护中得到了广泛的应用,并取得了良好的成绩。当断层与巷道处于平行状态时,巷道的另一侧会增加围岩的压力,导致围岩出现严重的片帮现象,支护工作不能顺利进行下去。要想从根本上解决这一问题,就可以通过锚杆梯形梁联锁的形式进行巷道支护,增强巷道的承载能力,提升煤炭开采工作质量与效率。如果锚索长度在4m左右时,锚杆的距离就会在2m左右,通过帮部锚索加固法可以有效的控制岩石压力,提升煤炭挖掘工作质量与效率。
       3.3超前锚杆架工字钢棚支护法
        当断层与巷道之间差距较大时,可以采用超前锚杆架工字钢棚支护法进行操作。如果断层顶板破碎,淋水面积扩大,不能正常大锚杆时,可以将锚杆替换成22×2400mm的左旋无纵螺纹钢制作,将锚杆工字放置整个断层的外侧,并将其间距控制在200mm左右,夹角为20°,保证煤巷掘进过断层工作可以顺利进行下去。

4顶板管理技术
        严格执行“敲帮问顶”制度,必须使用前探梁,杜绝空顶作业。若顶板较破碎或顶板压力较大时视具体情况缩小锚杆排距或加强支护。掘进工作面过断层或其他地质构造时必须编制安全技术措施,审批通过后执行。对巷道施工质量进行常规检查,及时补打失效的锚杆、锚索。加强顶板监测力度,对于出现顶板破坏严重、出现离层、托盘变形、网带破坏、顶板冒顶征兆等情况时,要立即撤离作业人员,并制定相关安全技术措施。过断层要严格按照中腰线施工,必须严格执行“敲帮问顶”制度,必须用专用工具处理工作面的活石、伞檐、浮矸。临时支护及时、接顶严密。严格执行“掘进一排,支护一排”的原则,巷道顶板永久支护距离工作面必须保持在1.5m以内。人员在顶板支护时,人员必须站在顶板永久支护的区域内。人员严禁站在空顶及临时支护的顶板下进行支护。

5结束语
 采用科学合理的施工技术,灵活运用施工安案,可以实现煤巷掘进快速安全过大断层。本文就对现常见的断层技术做了些简要的描述,并通过案例说明了该项技术的可行性,希望对同行可以参考借鉴,大家共同提高煤矿掘进技术尤其是过断层等复杂地质条件下的快速掘进技术,更好的为煤矿安全生产服务。

参考文献:
[1]段兴豪.大断面煤巷快速掘进分析[J].能源与节能,2017,(06):190-192.

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        [3]张飞.煤巷过断层破碎带支护工艺优化设计[J].江西煤炭科技,2017(03):50-52.
        [4]张泽.煤巷掘进安全过断层构造带技术研究与应用[J].山西焦煤科技,2017,41(06):43-46.

 [5]王晓瑞.巷道掘进过断层施工方法及安全技术措施探讨[J].山东煤炭科技,2018,(7):25~27.
        [6]牛俊伟.巷道过断层安全支护技术分析[J].煤矿现代化,2017,(3):55~57.