浅谈掘进巷道过断层破碎带支护工艺优化设计

期刊: 建筑砌块与砌块建筑 DOI: PDF下载

李伟光

冀中能源邯郸矿业集团云驾岭煤矿 河北省邯郸市 056300

摘要

煤矿资源的开发建设不可避免的会受到所处地质环境因素的影响,而增加开发建设难度。为改善此建设背景下的技术环境,相关人员应以巷道过断层破碎带的掘进支护作业为例,通过分析其所处的地质条件,确定了最具效用的支护工艺优化设计措施。这样一来,掘进巷道的支护结构,就能以安全稳固状态为建设者提供安全可靠的作业环境,进而实现行业快速发展的推动目标。


关键词

巷道过断层;支护设计;巷道支护

正文

掘语进巷道过断层破碎带支护设计时,要求相关工作人员重视煤岩层变形、松动/破坏等问题,合理实行设计以此发挥支架于煤岩层自身承受力方面的作用,达到安全支护的目的,满足企业方面的相关要求及需求。与此同时,煤矿开采技术、开采设备不断更新,可同步进行掘进作业、支护作业,减少分层掘进的花费时间,进而利于确保工作人员作业的安全、作业效率。

1巷道变形和破坏的主要影响因素

1.1巷道变形和破坏与煤矿开采深度有关

煤矿机械化设备越来越自动化,开采技术也越来越先进,受到这些技术设备的积极影响,煤矿巷道开采的深度也逐渐增加。而随着巷道开采深度的日渐加深,巷道承受的应力也逐渐提升,这就增加了巷道变形和破坏的发生概率。在加上随着巷道开采深度的加深,岩层温度也会有所增加,高温环境下煤岩层的性质也会发生过程性转变,由低温时的脆性变化转变为高温时的塑性变化,更加重了巷道变形和破坏的可能性。

1.2巷道变形和破坏与煤矿的地质构造有关

煤矿的地质构造情况各有不同,在掘进过程中,如果遇到特殊的岩层层理,如节理发育裂隙较大,则极容易引发断层破损的情况,在这种情况下巷道的支护难度很高。岩层地应力的不同也会影响巷道形变或破坏情况,如导致岩体发生位移、支架变形或失效等。

1.3巷道变形和岩体空隙中的水压力和热压力有关

煤岩层中的孔隙中存在一定量的水,这些水在静止状态下表现为静水压力,在流动状态下表现为动水压力。而随着煤矿开采,煤层岩体发生破坏,岩体孔隙中的水也会发生状态的变化,水的压力也随之发生改变,继而引起施加在岩体上的力量变化,引起巷道变形。四是巷道变形和破坏与支护方式有关。为了防止巷道变形和破坏,通常采用支护技术进行安全防护,传统的支护方式如型钢支护、锚杆支护、喷射混凝土支护、锚网支护等方式,不同的支护方式也会对巷道变形和破坏带来影响。

2掘进巷道过断层破碎带支护存在的问题

在掘进巷道过断层破碎带支护过程中通常会遇到含水断层破碎带,含水破碎带会因水的状态变化而对掘进巷道以及支护设施造成不稳定性影响,在这种情况下掘进和支护施工的难度很大。而且单一的支护方式往往存在不同的优势和弊端,仅仅采用一种支护方式难以实现理想的安全防护效果。为此必须对掘进巷道过断层破碎带支护技术进一步优化设计,以满足煤矿安全生产和高效生产的需求。

3煤矿地质测量精密度的优化措施

3.1建立更加完善的地质测量制度

测量精密度会受到测量中操作环境和各种因素的影响,在实施地质测量的过程等中找到各种因素的影响,发现误差,并且有相关依据,根据相关依据找到误差出现的原因,因此制定完善的地质测量制度对避免精密度受到外界环境影响有重要意义。

3.2做好前期的准备工作

要保证煤矿地质测量精密度,需要设计更加合理、完善的生产图纸,从而保证矿井的工作效率,在煤矿测量的前期做好充足的准备。第一,选择合理的测量设备,做好测量设备的校对和检查,能够有效避免由于设备运行不良等问题出现的测量误差。第二,要针对矿井的实际情况制定合理的测量评估体系,在测量前针对测量风险进行评估,根据评估结果制定合理的预防措施和改进手段。第三,制定完善的测量体系,审核测量的各项数据,避免数据存在误差。

3.3提高煤矿测量技术监管能力

要提高煤矿测量监管工作,要制定管理规范和煤矿测量技术规范制度,建立监管部门,对煤矿测量工作实施监管,定期对测量工作进行检查。测量工作人员的综合素养会对测量结果造成影响,尤其对煤矿地质和环境都复杂的测量工作中,工作人员要具备吃苦耐劳的品质,具有较高的工作责任心,且还要具备专业能力,保证侧脸工作的安全、有效实施。从事测量的工作人员在上岗前要进行相应培训,参加资格考试过关后上岗。

3.4准确绘制设计图纸

煤矿地质测量操作中,工作基础就是实施图纸的绘制。在测量工作实施前,测量图纸要由实施地质勘测的技术人员进行绘制,设计图纸绘制质量是测量工作的基础,提高测量的精密度能够降低后期操作的难度,提高测量的准确度。

4掘进巷道过断层破碎带支护工艺的优化设计

4.1注浆支护

主要集中在以下四种施工情况:其一,巷道掘进至距离土地沟断层5m位置,对巷道顶板实施注浆。具体的支护操作,先要在距离顶板1.2m的工作面设置一排注浆钻孔,并使钻孔以直线状态作用。此外,工艺设计人员应将每排钻孔布置数量确定为4个,将钻孔间距设置为1.5m,将钻孔深度设计为5m。当钻孔与顶板工作面成10°仰角,就可保证土地沟断层巷道顶板结构的作用稳定性。其二,顶板工作面钻孔作业完毕后,应采用专门注浆泵对钻孔进行凝固浆液的注射。这里的凝固浆液,应采用催化剂与马林散混合配置。与此同时,还应对浆液注射的压力进行控制,以达到工艺优化设计的预期,即保证浆液能够完全渗入至岩体内部环境。其三,当顶板工作面实现凝固浆液完全渗透后,应停止注浆,并对钻孔进行封堵。值得注意的是,为保证注浆钻孔的工作面结构的稳定性,5h以内不得开展爆破作业。其四,当巷道顶板工作面的浆液完全凝固后,就可着手下一道工序的施工控制。由于工作面每排注浆钻孔的作用范围为4.0m,因此,巷道掘进每3m就应开展一次顶板工作面的注浆支护处理。

4.2钢棚支护

要想保证巷道掘进施工过程能够以安全稳定状态通过断层破碎带,工艺控制人员应在完成永久支护与注浆支护后,对巷道内部进行U29钢棚的假设,以强化支护稳定效果。这里的钢棚,应由五节棚梁与棚腿组成,其中棚腿的长度应根据工程巷道顶板的高度确定为2.8m。具体的架设作业,应先保证棚腿牢固效果。如,实际架设作业遇到底板松软情况,需通过起底浇筑来提高棚腿支撑设置的稳固性。此过程,相邻棚腿的架设部位,须以均匀对称状态作用,以强化钢棚支护效果。由上述工艺设计优化技术运用可以看出,掘进巷道过断层破碎带时,需与工程建设所处的地质条件进行结合,以使采用的钢棚架设、顶板作业面钻孔浇筑以及永久支护措施达到稳固目标,进而强化煤矿巷道掘进作业的安全稳定性。

5结语

煤矿测量在地矿开采中占据重要地位,在测量过程中若出现任何的生产事故,都会引发较大的事故,会对工作人员的生命造成极大的威胁。地下矿也随着开采程度的提高,井下开采的难度也逐渐增加,开采环境越来越复杂,在老矿井的开采中,开采深度较大,走向较长,地压较高是比较普遍的问题,煤矿测量的精密度调查,会导致很多工程生产出现资源的浪费,会引发较大安全事故的出现。总的来说,在不断改善煤矿测量技术监管体系的同时,提高工作人员的综合素质能促进煤矿企业的安全生产和持续发展。测量工作的整个流程中的各个环节发挥重要作用,从煤矿地质测量数据分析来说,分析测量的结果制定合理的开采手段,能够实现能源和环境的持续发展,促进企业的经济效益提升。

参考文献

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2]王进.浅议煤矿测量工作中提高施测精度的方法与措施[J].百科论坛电子杂志,2018,(7):734.

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