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关键词:采矿工程;巷道掘进;支护技术;应用
引言
现如今,社会经济正在逐渐的发展,并建立了庞大的发展体系,我国高科技技术也取得了不错的发展前景。与此同时,很多企业项目在进行的过程中会开采大量的煤矿能源,因此对能量资源的需求量也在逐步增大。为了满足项目基地对煤矿的需求,企业的相关人员创造了新型的煤矿开采技术,还会根据开采人员在实际过程中所面临的问题提出合理的方案方针。为了进一步提高整个煤矿工程的开采质量和效率,相关人员提出了很多支护措施,这些方案在很大程度上推进了我国煤矿资源的利用,也推进了我国社会的高速发展进程。
1.影响采矿工程巷道掘进支护技术的因素
在煤矿资源开采施工的整个过程中,要注意很多细节方面的问题。首先,要多加注意巷道断面的尺寸以及形成的形状。在采矿工程的作业中,我们要对巷道掘进的施工多加注意,在施工中需要对周边的环境进行有效的勘探,让施工队更加了解环境中围岩的应力,因为在施工的过程中会出现一些不同形状的断面,这样一来也会产生各种各样的应力分布,所以我们要用更加有效的方法去控制断面的形状。这样才能更好的适应和控制应力分散。其次,在施工中,我们还要考虑到地应力的情况。在开采煤矿的过程中,矿山环境所带来的压力会对此类开采活动有很大的影响,在遭到挤压的情况下会造成岩体和支撑物出现变形和断裂的情况,如果没能及时对此类情况进行修复和处理,就可能造成一些危险事故的发生和不必要的麻烦,这样不仅对开采过程造成严重的影响,也会对人员安全方面带来非常大的威胁。所以,在施工过程中,我们需要对矿山上的压力进行合理的控制,要对采矿区域进行更加有效的支撑保护,这样才能更好地确保开采工作在安全可靠的环境中进行。在当前支撑保护的方法中,顶板管理的支护技术是最为可靠的一种手段。最后,就是巷道围岩自身的强度。只有围岩的强度足够坚硬,才能更好的将锚杆支护支撑的作用发挥的更强,从而能够更好的起到承载负荷的能力。所以将此类技术应用到围岩掘进的工程中时,需要多加考虑围岩的强度情况。
2.采矿工程巷道掘进的施工方法
在采矿施工的过程中,我们还可以用到钻眼爆破法,就是通过规划设计的同时,用到多个电机设备来进行施工时的准备,还要通过不断的分析来更好的确保炮眼深度掘进的工作。在施工过程中,还要对当时的场地进行合理的分析,要通过所要开采煤层的厚度,来对炮眼之间的距离进行合理的设计,这样才能让施工作业有更高的效率。巷道掘进的施工方法,要根据当地特有的土地结构进行,工作人员要以科学的态度去对项目进行开展。在施工时,装煤环节也是钻眼爆破工程能够有效进行的关键所在,在实际的作业中,一般都采用新型的装煤机进行装煤工作,这样可以对运输和开采工作起到更加有效的作用。
3.采矿工程巷道挖进和支护技术的应用
(1)巷道掘进支护技术在煤矿工程的应用分析
根据现在对采矿工程技术的研究发现,巷道支护方式主要是对大型项目钢筋进行支护手段和预留煤柱。预留煤柱的意思就是煤矿技术工人在煤矿井下进行能量资源开采过程中将井下的矿物质进行区域的划分,将煤矿资源开采之后要带回地面,还要运输到一些区域。在每段煤矿区域之间一定要建立一些足够宽的煤柱,这些煤柱之间可以互相支撑,起到保护的作用。而且所谓预留煤柱,整个过程操作比较简单,对井下的通风排水起到很大的影响效果,也加快了资源之间的相互利用,使煤矿资源被大量的开采出来。在煤矿资源开采的过程中,所使用的大型钢柱,也拥有比较好的耐性,煤柱的抗压能力非常强,是现代企业新出现的一项新型产品,它本身具有非常好的社会利用价值。
(2)使用性能稳定的挖掘设备
在对煤矿资源进行开采时,要用到先进的挖掘机械设备。这样可以保证项目工程的高质量标准,也保证工程的整体效率。煤矿开采的高效率是决定着整个工程顺利进行的重要性。在煤矿井下对煤矿资源进行开发,在实际的操作过程中会遇到很多困难,而且工作的环境比较恶劣,所以就影响着整个工程的完成时间。根据这些问题,项目工作者会结合当地的工作环境,设立合理的施工方案,还会运用先进的挖掘技术,使用专业的技术人员对煤矿资源进行开采和挖掘,也对技术人员综合能力和专业素养有很大的要求。企业管理人员通过对机械设备材料进行合适的筛选和研发,确保在设备使用过程中符合煤矿资源的质量要求。还会效仿国外的产品技术去要求自己企业的产品,优先选择先进的技术品牌,将高质量的发展理念灌输给技术人员,这样才能使整个工程项目达到预想的效果。
(3)混凝土支护技术要点
在煤矿资源利用非常广泛的同时,有很多的项目用到了混凝土材料。企业技术人员就根据支护技术去制作混凝土支架,将支架很好的运用在项目进行中,这样可以对周围岩石起到固定的效果,对整个工程项目顺利进行起到了很大的作用。技术人员主要是以以下的要求来对混凝土支架进行改进和创新的,首先管理人员要做的就是对混凝土的喷射设备调整好,以科学的方案方针去对设备进行合理应用,这样才可以使工程项目有很高的质量。与此同时施工单位也要在工程开始之前对整个工程会遇到的问题做提前的预判,还要对工程的区域环境进行探究和分析,根据工程的进展过程去对巷道进行合理的布局。然后就是要求工作人员去按照整个工作流程合理的实施工作,将工作第一的理念放在心中,还要对工程中所用到的机械设备进行严谨的挑选,不能有一丝一毫的松懈。为了能够增强金属网的强度,可以采用喷射混凝土的方式,将混凝土晾置干,这样才可以使混凝土支架起到很好的保护效果。
(4)把握临时支护技术要点
在整个巷道进行挖掘工作的时候,要对其进行临时支护。还要对支护的质量有所要求,避免在过程中出现意外,企业管理人员应该加强对其防护。可以从以下两个方面来进行,首先是要认真的挑选支撑防护的材料,支撑防护材料也存在着一些缺点,管理人员应该对其进行合适的筛选,合适的应用。比如在建造木支架时,可以将支架制造成质量较轻,操作简单的系统,也要加大其防火性能,避免在使用的过程中出现意外。还要注重系统的拆装简单,最好是可以重复使用,也要在一定程度上降低材料的成本。所以就要全方位的去考虑支护材料,比如经济耐用性,安全性,这样可以使支护材料运用达到理想的效果。在整个施工过程中,管理人员要加大对工程进度的监督,多检测支护技术应用问题,还要与工作人员多沟通交流,及时发现项目过程中需要改正的缺点,将其不足进行及时的整改,保证整个施工过程的顺利进行。
(5)锚杆支护技术要点
如何应用好锚杆技术是在很大程度上保证了施工的质量。应该从以下几个方面来关注,首先要将锚杆的抗拉能力和分析工作做好,还要保证锚杆技术能够满足工程需要。而且企业相关人员要根据科学的制度去对锚杆长度和锚杆之间的距离进行规整,一定要防止拖板变形的问题发生。还有一些是由于拖板的厚度不够大,而导致拖板的抗变形能力降低,在很大程度上引发了安全隐患问题。所以管理人员应该对锚杆技术应用中存在的一些问题进行及时的修改,还要制定合理的方案去探究。
Abstract: This paper introduces the temporary support of the front beam of Shadunzi Coal Mine before and after the optimization to optimize the forestope temporary support. It is easy to operate, fast and simple. With the driving forward, it can head-on follow and timely and effective control the roof to prevent the accidents of roof spalling and roof falling. It can ensure the safety of construction and greatly improve the efficiency.
关键词: 放顶煤开采;临时支护;工艺设计
Key words: mechanized coal caving mining;temporary lining;technological design
中图分类号:TD353 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)04-0136-02
0 引言
随着掘进技术的不断发展,煤矿中推广应用锚网支护形式越来越普遍,不仅在岩巷里,而且在煤巷中也得到了大量使用。煤巷锚网支护过程中,为了防止煤巷顶板片帮、冒落,前探梁临时支护环节至关重要,本文通过介绍砂墩子煤矿优化前及优化后的前探梁临时支护方式,优化后前探梁临时支护操作方便、快捷、简单,随掘进前移,紧跟迎头,能够及时有效地控制顶板,防止顶板片帮、冒顶事故发生,在保证施工安全的同时,大大提高了工作效率。
1 矿井及S4001工作面回采概况
砂墩子煤矿矿井为新建矿井,正在进行试生产,采用斜井开拓,共有3条井筒。本井田东西走向长8km,南北宽3.5~7.0km,井田面积约41.54km2,井田内含煤面积为27.54km2。井田内对采区划分有较大影响的断层有四条,分别是DF12、DF1、DF2、F2,其断层落差均在10m以上,其中DF12断层落差最大达到60m。DF12断层位于井田最北部,该断层将砂墩子矿井北部部分333资源量进行了割断,使该部分资源量难以开采,由于断层位于井田边界的最北端,因此该断层对采区划分影响不大。F2断层沿煤层露头线向井田内延伸,根据井田地质报告该断层尖灭于井田内,其对采区划分有一定影响。DF1、DF2位于井田南部和东南部,对井田划分产生较大影响,DF2和F2断层之间煤层走向和断层走向基本平行,DF1断层将井田南部煤层隔为两段。
S4001工作面位于井田南部采区+601m~+703m之间。工作面切眼沿4号煤层走向布置,工作面长为244m,工作面推进长度826m。该工作面沿4号煤层走向布置+601m水平与+703m水平之间,位于南一采区范围内,矿井开拓水平位于+750m水平,工作面内有一条DF35断层煤柱,停采线位于南翼采区回风下山以东100m。工作面切眼斜长244m,推进长度达到826m。
根据井田内主要断层的展布情况和井田内煤层赋存情况,结合工作面生产能力和装备水平及已批准的初步设计,本着适当加大采区尺寸、增加工作面推进方向长度、尽量减少工作面搬家次数、提高工作面单产及效率的原则,并考虑到矿井回采、掘进通风因素,设计确定工作面推进方向长度2000~3000m。
2 S4001工作面放煤支护结构存在的问题
目前矿井开拓系统正在建设当中,主要井巷工程已经完成,建议矿井核定现有的提升、运输、排水、通风系统能力,各项设施必须满足规程规范的要求。
2.1 S4001工作面4号煤层顶底板不稳定
S4001工作面至停采线平均走向长度826m,工作面切眼斜长244m,煤层平均厚度8.55m,煤层视密度1.31t/m3,
4号煤层底板底板多为粉、细、粗砂岩,局部地段为砂砾岩,稳固性差,易发生底鼓,片邦等工程地质问题。4号煤层顶底板岩性及厚度统计详见表1。
2.2 临时支护存在问题
S4001回采工作面位于一二矿邻近,埋深相似,顶煤易于冒落,根据直接顶岩性可知其易于冒落。总之,由于S4001回采工作面外委施工单位较多,且外委施工队人员对临时支护装置不太重视,造成以下问题:
①砂墩子矿各掘进队组所使用前探梁规格、尺寸以及架设方式各不相同,在管理过程中造成很大不便,以及在施工过程中造成安全隐患;
②掘进队组为在移设前探梁过程中轻便,队组自行制作的前探梁管径较细,质量较轻,承载负荷能力较小,如遇地质构造复杂,顶板条件煤岩赋存条件较差现象的易造成前探梁压弯或者压断现象;
③由于掘进工作面上山掘进过程中,煤壁容易片帮伤人,如遇矿压显现明显地带,迎头片帮将更加严重,故需对此问题进行优化处理;
④由于临时支护工序未作详细规定,各施工队组进行临时支护过程中顺序杂乱无章,给砂墩子煤矿安全生产造成安全隐患。
3 S4001工作面放顶煤开采临时支护专项技术措施
3.1 临时支护结构优化设计
①对前探梁梁体进行优化,加粗前探梁管径,从而增加前探梁负载能力,提高安全系数,增加临时支护装置套环钢板厚度,由以前的8mm增加至12mm钢板,如此将很大程度上增加套环强度;
②为提高前探梁使用过程中安全系数,增加套环以及销子连接装置与前探梁梁体进行联接,如此将大大减少前移过程中前探梁伤人事件;
③对于套环与顶板锚杆局部连接处进行加固处理,由以前点焊技术加强为满焊焊接,增加连接处焊接强度,增加安全系数;
④为加强上山掘进巷道迎头煤壁片帮造成伤人事故,临时支护装置加入迎头防片帮装置,能够有效防止迎头煤壁片帮后伤人。
临时支护设计优化设计详见图1。
迎头护帮装置优化设计后详见图2。
3.2 临时支护工艺的安全效益
①由于在掘进过程中,部分巷道需沿巷道底板掘进,由于地质因素造成巷道顶板破碎现象,此前几乎每月都会存在前探梁伤人事件,设计优化后,砂墩子矿再无出现前探梁压弯,变形,不再发生前探梁伤人事件,为砂墩子煤矿安全管理带来较大安全效益。
②临时支护未进行系统管理前,各施工队组在前探梁移设过程中施工工序杂乱无章,存在安全隐患,且影响正常施工作业时间,待临时支护设计后,施工队组人员按照规定流程工序中发现,原先移设前探梁过程中需要20-25min/次,优化后移设前探梁需时间到10-15min/次,按照一个小班割煤三排,移设三次,每次缩减10min,一天减少移设时间90min,一个月30天,共计能够缩减2700min,共计8支掘进队组施工,一个月累计能够缩减移设时间为21600min,累计360h,按照每工施工8h计算,共计45工,按照每工200元计算,一月累计为砂墩子煤矿带来近9000元效益,一年带来近11万效益,其次由于施工工序的优化,提升了施工过程中安全系担为砂墩子煤矿安全生产带来巨大安全效益。
4 结束语
煤矿优化后前探梁临时支护操作方便、快捷、可靠,随掘进前移,紧跟迎头,及时有效地控制了顶板片帮、冒顶事故发生,在保证施工安全的同时,大大提高了工作效率。建议将本工法进一步推广应用到更多同类施工项目中,使之在更多的实践项目中不断完善,真诚成为同类工程项目可参考的技术资料。
参考文献:
[1]张拴强.掘进巷道临时支护及防片帮技术[J].煤,2013(07).
关键词:煤矿掘进;巷道支护;新奥法施工;冒顶事故
中图分类号:TD327 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)17-0101-02
现阶段,我国煤矿掘进巷道支护一般用于巷道开挖结束,其目的是在巷道开挖工程中使用技术手段对整个掘进巷道支护以保证巷道的施工安全,不会出现冒顶的现象。在巷道开挖过程中,机械的震动会对周围的岩层有一定的扰动,这时巷道中岩石的压力就很难得到控制,极易发生安全事故。掘进巷道的支护是缓解和减少岩石产生的附加压力,降低安全隐患的概率,以便在掘进巷道工作中安全、平稳地运行。
掘进破岩后,顶部存在着将与岩体失去联系的岩块。如果支护不及时,该岩块可能因与岩体失去联系而冒落,或虽然已支护,但支护失效或支撑力不足,就会冒落造成事故。在断层、褶曲等地质构造破坏带,掘进巷道时顶板浮石的冒落,在层理裂隙发育的岩层中掘进巷道时,顶板的冒落等,都属于前者。因放炮不慎崩倒附近支架而导致的冒顶,因接顶不严实而导致岩块砸坏支架的冒顶等,则属于后者。此外,前者也可能同时引起后者的发生,例如,掘进工作面无支护部分片帮冒顶推倒附近棚子导致更大范围的冒顶等。
1 煤矿掘进巷道支护设计的具体方案
在煤矿掘进巷道支护设计中,新奥法使用的概率十分高,它摒弃了传统方法的复杂,不仅解决了费时、费力、费钱的弊端,还在时间和效率上得到了提升。当遇到岩石扰动较为严重的地段,最为优先考虑的就是新奥法。新奥法是一种支护手段,在开挖阶段,使用高强混凝土喷射结合锚杆支护相结合,在此之中,锚杆发挥其性能上的优势,柔性的特性可以很好地与围岩紧密的粘合在一起,起到了保护作用,它的柔性也在一定程度上发挥出很大的优势,不同于刚性构件,它在一定程度上允许围岩有一定量的变形,使其不会产生附加应力,杆件上的力也传递出去,从而达到更好的稳定围岩的作用。在顺序上,新奥法与传统隧道的施工方法也存在很大的差异,严格按“超前探测、超前支护、短进尺、弱爆破、少扰动、早封闭、强支护、勤量测”的工艺要求进行施工,具体的顺序是提前进行开挖,这时候用高强混凝土和锚杆作第一次的支护,等到混凝土到达强度后再作第二次支护,很短的时间内,支护就能达到要求的强度,这样做的目的是有效地保证了围岩的稳定,不会受到二次破坏,这样的施工方法对围岩的扰动也是最小的,有效地降低了事故发生的概率,顺利地通过岩层压力无法确定的地段,保证了人身和财产安全。因此,这项技术才会受到很广泛的使用。
此外我们要注意的是,煤矿掘进巷道支护设计中还要考虑支护中出现大量地下水的情况,我们对支护有着不一样的要求,首先要对地下水发育充足的地域进行人工降水,在基础四周设置四个露天降水井,在喷射混凝土前,要铺设一定的防水材料,尤其在接缝处(伸缩缝、沉降缝、变形缝、施工缝)填塞防水材料,这样方可继续喷射混凝土。在喷射混凝土后,混凝土中埋设管道,其中包括纵横向排水管和横向排水管道,使得在水分多余的情况下,结构内部的水能够排除,还要定期疏通管道,以便内部的水及时排出,减小水对结构承载的影响。
2 煤矿掘进巷道支护设计相关技术指标
安全生产监督管理局对于煤矿掘进巷道支护和生产方面的技术有严格的要求,上面提到了新奥法施工技术,不仅在技术方面,安全生产监督局对于巷道施工中的造价有一定的论证和对比方法。要考虑安全问题,还要考虑经济方面的选择。在煤矿掘进巷道支护设计中对于技术和材料的选择就起到了至关重要的作用。合理的设计和使用掘进巷道支护中使用到的设备和材料,直接影响到巷道的经济效益和安全生产。下面我们就设计中遇到的指标进行简单的讨论:
(1)巷道锚杆钢材的选择。掘进巷道支护中,要大量地使用锚杆,对于锚杆的型号也会作相应的要求。在承载能力上,要严格地与设计指标相匹配,在运营上面,对于锚杆的加工要做到简单、实用。另外还有考虑到锚杆的支撑能力的选择。
(2)掘进巷道支护的位置。掘进巷道的设计不是所有围岩上都必须使用,这取决于不同巷道中的情况而定,就如遇到了通风口,巷道的支护就要尽量避开巷道通风孔或是支护时在通风口上预留出相应的孔洞。此外,支护还要充分考虑到人员的正常工作,也要保证运输的通畅。
(3)掘进巷道锚杆的间距。在设计中,按照规范要求,在每平米内最少设置四根高强锚杆,合理地计算出每根锚杆之间的距离是十分必要的,不仅要考虑锚杆的强度,还要设计锚杆相隔太近会出现应力消减的情况发生。
(4)巷道围岩的移近率。掘进巷道围岩的移近率是反映巷道稳定性的综合指标。巷道围岩移近率的大小,不仅决定着巷道在整个服务期间内维护的难易程度,而且涉及巷道支护形式多方面的选择,锚杆设计位置的确定和其他技术参数的选择。在掘进巷道支护设计时,根据待设计的掘进巷道的具体地质条件和生产条件,通过软件计算出巷道围岩移近率的预计值,有着十分重要的实际意义。巷道围岩的移近率为顶底板岩层相对移近量与巷道初始高度和两帮相对移近量与巷道初始宽度的比值。
安全生产监督管理局作为煤矿安全监管部门,对于掘进巷道的施工设计,要求煤矿必须按照相关的技术要求严格制定,采取有效手段对煤矿施工单位进行技术考核,对于每项关键工作,总工要做现场指导。如遇到掘进巷道设计上的缺陷,要及时组织论证,把设计的方案与现场的具体情况相互结合,及时地做好巷道支护的工作。
防掘进工作面冒顶事故的措施:
(1)合理布置巷道。矿井主要巷道服务年限长,断面大,应布置在围岩强度高的煤层或底板岩层中。工作面上下顺槽尽量采用沿空掘巷和沿空留巷,避开支承压力的影响,并要注意少掘交叉巷道和上下重叠的巷道。
(2)选择合理的巷道断面尺寸和断面形状。
(3)掘进工作面要及时进行临时支护,严禁空顶作业。靠近掘进工作面10m内的支护,在爆破前必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架必须先行修复,之后方可进入工作面进行作业。修复支架时必须先检查顶、帮,并由外向里逐架进行。
(4)掘进巷道时,禁止任意加大棚子或锚杆间距,严禁任意修改支护参数及材料规格。在坚硬和稳定的煤、岩层中,需要加大棚距和不设支护时,必须制订安全措施。
3 冒顶事故的控制
(1)巷道应布置在稳定的岩体中,并避免采动的不利影响。
(2)巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力。
(3)巷道支架所能承受的变形量,应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应。
(4)尽可能做到支架与围岩共同承载。支架选型时,尽可能采用有初撑力的支架;支架施工时要严格按工序质量要求进行,并特别注意顶与帮的背严背实问题,杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象。
(5)凡因支护失效而空顶的地点,重新支护时应先护顶,再施工。
(6)更换巷道支护时,在拆除原有支护前,应先加固临近支护,拆除原有支护后,必须及时除掉顶板活矸和架设永久支护,必要时还应采取临时支护措施。
(7)支架间应设牢固的撑木或拉矸。可缩性金属支架应用金属支拉杆,并用机械或力矩扳手拧紧卡缆。在倾斜巷道中必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。
此外,在掘进工作面10m内、地质破碎带附近10m内、巷道交岔点附近10m内、冒顶处附近10m内,都是容易发生顶板事故的地点,巷道支护必须适当加强。
4 预防冒顶事故的扩展
如果遇到矿井不良施工地段,极易出现冒顶的现象,具体表现在矿道顶部强度要求不足,施工中可以考虑换填的方法。在巷道开挖后,底层往往呈现松软现象,这也极易发生塌陷,对于巷道后期的开挖施工十分不利。迅速向调度室如实汇报现场冒顶情况,矿井立即启动工作面顶板冒顶事故现场处置方案,并按处置措施执行。按照作业规程和现场处置方案规定,待顶板冒落稳定后,根据冒顶类型和现场实际情况,采取合理措施,进行处理。处理过程中,人员要沉着冷静、行动迅速,防止造成新的事故和事故扩大。
我国地域广阔,在北方施工还因考虑冻土的存在,在低温冻土的区域一般采用的是螺旋钻机开挖的方式,这样的方法是对周边土层伤害最小的方法。在开挖以后及时浇筑混凝土,这样浇筑必须在很短的时间内完成,以免混凝土结冰,浇筑完成后要在混凝土表面铺上一层保温隔热层,使得混凝土尽早达到设计强度。等到混凝土的强度达到75%以上时,可以进行拆除模板,同样要格外的小心,以保证在拆除过程中不会因为温度低,模板有一定程度的变脆而受到损坏。
5 结语
遇到围岩压力不确定的施工时,对施工方法要求格外的严格,要求煤矿开挖时所有的技术人员不得站立于开挖巷道之上,所有在矿井上的施工人员必须戴带安全帽,设计中合理地安排煤矿掘进时的设施的布置和使用。在充分考虑了岩层地段给支护带来不便的同时,我们要做出相应的预案,来保证支护工程安全顺利的进行,在文中也详细介绍了施工中常用的新奥法的支护顺序和施工范围,也简单地讨论了煤矿掘进支护如何应对冒顶事故的发生在工程中常出现的状况,对应的技术指标也进行了分析,对这些情况也提供了一些应对方法和施工技术,这些都是为了保证施工正常运行作准备,对有效遏制煤矿顶板塌陷事故具有重要意义。
参考文献
[1] 黄志春.矿井巷道建设项目分包合同条件及分包合同管理模式[J].建筑经济,2003,(1):31-32.
[2] 赵文.浅谈建筑工程项目分包管理[J].沿海企业与科技,2003,(5):18-42.
[3] 何佰洲,刘禹.矿井工程建设合同与合同管理[M].大连:东北财经大学出版社.
关键词:巷道 快速掘进 影响因素 技术措施
一、巷道快速掘进的影响因素
1人的因素
人是所有影响因素中最基本的因素,任何工程缺少了人的参与,都将无法完成。虽然随着科技的发展,全自动机械化的工具在如今得到了广泛应用。在施工过程中,施工人员是关键因素,超过其他任何因素,具体包括以下两点。
1.1劳动者的素质。
在施工过程当中,如果操作人员素质不够、接受能力较差,对生产工艺不熟悉,对生产设备的性能了解不够,操作不熟练,就会影响施工进度。因此,全面提高施工者的素质是解决这一问题的根本途径。提高施工者素质的方法主要就是进行继续教育和培训。此外,在掘进施工中,各工种在人员配备上应做到分工明确、密切配合,只有这样才能使其掘进效率保持较高的水平。
1.2科学有效的管理。
要实现巷道快速掘进,科学有效的管理也是一项重要因素。所以工程项目过程中的管理者,尤其是基层直接管理者的技术水平、组织能力、管理能力和培训能力等方面在施工组织中尤为重要。施工过程中,作业规程编制及技术交底质量差,对生产的指导性不强;安全规程不完善,现场管理不到位或制订的管理制度未认真贯彻;技术人员业务素质低,巷道掘进设计不合理,生产工艺不完善,支护设计不合理等都会给生产带来隐患,从而影响施工的顺利进行。
2物的因素
对于巷道施工来说,加速掘进就是提高生产力,在除却劳动者的影响因素之后,物的因素无疑也是非常重要的。巷道施工中物的因素主要是指与掘进有关的各生产设备。其中钻眼与装运设备的合理选择及使用对于巷道掘进速度有着重要的影响。
2.1钻眼设备的选择
当前设备的使用上仍普遍以气腿凿岩机为主,由于其输出功率小,钻速低,所钻炮孔深度浅,使得掘进工效普遍较低。相对于国外大断面巷道中采用盾构机或 TBM 掘进机,小断面内采用凿岩台车实现了换钎、定位、开孔钻孔和返钎的自动化来说,我国巷道掘进的机械设备仍较落后。
2.2装运设备的选择
装岩工序在平巷掘进中所占比例较大,因此,选择效率高的装运设备可以有效提高巷道掘进速度。随着我国机械制造水平的不断进步,我国装运机械设备也已达到了较高的水平。
3生产技术的因素
科学技术是第一生产力,现代科技的发展证明了这一论断的准确性。在掘进过程中,高科技生产技术的运用不仅可以有效提高工作效率,而且在安全性、工程质量、生产成本方面都有着明显的优势。对比国外先进生产技术,笔者认为我国在生产技术方面需着力改进的有如下几点。
3.1改进光爆技术,加强巷道成型。
改变目前较多采用的浅孔爆破,从加大孔深和孔径入手,至少实现中深孔(5 m)爆破。同时,为加强巷道成型,可增加周边眼数量,保证光爆效果,而且可提高台车的纯钻眼时间,使设备的利用率大幅提高。
3.2锚杆的选择应合理,安装质量需提高。
选择正确型号的锚杆并且规范安装,是锚杆发挥作用的前提。根据实践经验,笔者认为,围岩不同锚杆的选用也不同,如砂浆锚杆、树脂锚杆及中空注浆锚杆等。另外,锚杆安装不规范,将极大地影响锚杆的正常使用,甚至影响到掘进速度的推进,所以一定要根据安装说明,从锚杆安装角度、锚垫板是否贴紧岩面等细节入手,严格安装规范操作,只有这样才能提高巷道的掘进速度。
3.3选用合格材料,保证网喷质量。
金属网的作用在于增加喷砼的抗弯强度和韧性,如果选择的材料不合格,肯定无法保证工程中的正常使用。此外应注意安装时必须紧贴岩面,并选择湿喷工艺,在保证喷浆效果的前提下,还可以减少回弹率,改善工作环境。
二、实现巷道快速掘进的技术措施
1 应用光面爆破技术
近30 年来,我国矿山和地下工程中采用光爆锚喷支护技术的范围也越来越大,并显出了它的优越性,概括起来有以下三点:一是光爆锚喷施工质量好,减少了围岩的位移、松动和破坏,增加了安全性。二是减少超挖、节约材料,降低了成本。以煤炭部门为例,如果巷道超挖25cm,则每年需多挖一个相当年产900000 吨矿井的井巷工程量。由于光面爆破减少超挖,少出矸石15%左右,提高了爆破效率。三是效率高、便于机械化、减轻劳动强度。光面爆破法的实质,是采用特殊的装药结构,选择合理的光爆参数和起爆次序,使开掘的岩石壁面平整和光滑。
2 提高支护能力
目前,我国正大力推行以锚杆支护为主的联合支护方式。锚杆支护是通过锚入围岩内部的锚杆,改变围岩本身的力学状态,在巷道周围形成一个整体而由稳定的岩石带,利用锚杆与围岩的共同作用,达到维护巷道的目的。它与架棚支护相比,锚杆支护有很多优点:比如节约坑木和钢材;降低支架成本;掘进断面小;巷道变形小;维护费用低;工作安全;锚杆轻便,可以减轻工人的劳动强度;可以减少通风阻力;有利于一次成巷施工和加快掘进速度;使用范围广,适应性强。但是锚杆不能预防围岩风化,不能完全防止锚杆与锚杆之间裂隙岩石的剥落。因此,应配合其他的支护方式,如锚喷支护。锚喷支护技术是近年来发展速度最快,适用范围最广,技术经济效果最明显的技术。锚喷支护从稳定的岩石巷道到松软破碎带内的巷道、从静压巷道到动压巷道、从采区上山到回采巷道都得到普遍应用。另外在有些井筒、交岔点、马头门、绞车房、大断面硐室、煤仓等也应用了光爆锚喷支护技术。同时锚喷支护也成为巷道维修的重要手段。
3 优化运输系统
3.1胶带输送机代替绞车运输
不管是在平巷还是斜巷以往的运输方式均为扒装机、绞车和电瓶车运输,这些机器运输造成出矸比较慢,占用人员较多,而且还存在不少设备隐患。为了杜绝提升运输的不安全因素,采用胶带输送机运输,胶带输送机与同能力较大的绞车相比具有更多的优点:一是胶带运行可靠。二是便于维护,采用集中控制,人员较少。三是钢材、配件、电力消耗少。四是胶带上层可运矸,下层可以运料。
3.2水平缓冲矸石仓
要快速转储矸石,优先考虑使用胶带运输,在施工巷道的外段取长度20~30m,并在中间处搭建1~1.5 米的防护网,将矸石与轨道、人行道分开,此段作为缓冲水平矸石仓,形成扒装机+ 皮带+ 水平缓冲矸石仓+ 扒装机的扒、转、存、装的连续出矸系统。迎头放炮后前部扒装机集中将矸石扒上胶带,转存到水平缓冲矸石仓内,后部扒装机进行装车运矸,车皮随到随装,解决了使用绞车提升运输及出矸慢的难题,同时减少了岗位工、降低了工人的劳动强度。
为了适应市场经济的需要,立于不败这地,政府应加强引导和支持,科研、施工单位应结合本企业的具体情况联合组织机械化施工配套、攻关,不断提高自己的竞争能力,实现快速掘进的出路在于依靠科技进步和科研成果的转化。
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(55)包头某煤矿规划概述 李鸣
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(79)变频器在煤矿主通风机系统中的应用 贾永伟
(80)斜巷涌水及其对掘进的影响 蔡世伟
(81)变频调速技术在煤矿中的应用 徐卫国
(83)如何降低粗煤泥水分 袁真平
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(85)缓倾斜煤层松软底板综采工作面上窜下滑的研究 单广军
(87)采区煤柱面顶板管理及防灭火综合技术研究 朱震 王彬 石政锋
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(91)高密度电阻率法与瞬变电磁法在煤矿采空富水区探测中的应用对比 张艳龙 刘万胜
(92)大断面煤巷预应力锚杆支护监测研究 高秀清
(94)高瓦斯易自燃突出矿井综放工作面主动封闭综合防火技术 刘立君 张强 刘强
(95)大型煤仓快速施工法 郭绍坤 赵明江 薄海涛
(97)u型通风方式采煤面上隅角瓦斯积聚分析与处理方法 钱竹响
(99)黄陵一号煤矿瓦斯治理技术优化与应用 陈泽雄 钱竹响
(101)高瓦斯三燃深井高效开采技术 李永 张雷
(102)3308回斜工作面揭穿突出煤层的突出危险性预测 刘延方
(104)下分层未铺金属网巷道掘进工艺的施工方法及其技术应用 李泽英
(105)综采放顶煤工作面的顶板管理 霍双应
(106)综采工作面初采强制放顶工艺 杨瑞气
(108)高瓦斯突出煤层快速掘进方法研究 郑鹏伟
(109)矿井安全避险六大系统的实践 韩建
(110)5114综采工作面综合防灭火措施的应用 孙宝书
(111)可伸缩带式输送机的几点改进 赵火枝 常海红
(113)沙吉海煤矿井下漏电的原因及预防措施 臧燕杰 张高鹏
(114)物探技术在采空区勘查中的应用 石向展
(115)dtl140/250带式输送机的常见故障处理 梁连海
(117)滞后回撤拱形支架在大倾角煤层开采中的实践 马登超
(118)仰俯斜开采在¥186综放工作面的研究 程丛洋
(119)义煤集团煤与瓦斯突出基本特征
析 沈传波 乔延武
(121)成庄矿井下基本控制网整体规划与改造实证研究 闫海琴
经营与管理
(123)煤矿皮带运输机的使用与研究 范大伟
(125)加强公路工程施工质量管理的意义 张小瑞 翟东波
(126)公路工程施工监理的作用 高根荣
(127)工程项目成本管理与控制 石宝忠’
(129)劳动定额在煤炭基本建设中的作用 栾岳 魏莹
(131)培养企业员工责任感的意义 张志祥
(132)班组长素质在企业管理中的作用 马建辉
(133)煤矿机电设备管理浅谈 李义仁
(135)科学发展观在企业思想政治工作中的作用 冯贤
政治与经济
(136)如何加强和改进煤炭企业思想政治工作 薛月华
财会与审计
(137)会计电算化对会计核算的一些影响 刘淑平
(138)关于物业公司财务管理的思考 贾玉莲
人力资源与社会保障
(139)劳动用工制度的人性化是构建和谐社会的重要基础 张学龙
(140)新时期人力资源管理 张焕斌
(141)试论建立人力资源市场化配置的新机制 王新芳
(143)人力资源对于企业绩效的作用与意义 石晓涛
(145)试论烟草行业商业企业人力资源管理 辛国威
(148)煤炭企业的环境成本控制 刘项纪
(150)新养老模式对居住区规划的影响和要求 陈一薇
(153)瓦斯灾害的防治技术 杜培超
(154)煤矿防尘工作存在的问题 陈若文 王浩
(155)安全管理在煤矿开采中的重要性 李志强
(157)制约煤矿机电运输安全的因素及预防 胡保民
[关键词]煤矿井巷;支护;开采
中图分类号:TD82 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)24-0149-01
一、高度重视煤矿井巷的支护问题
(一)使用符合施工要求的井巷支护物
我国目前普遍采取的煤矿井巷支护方法,是采用以原木支撑为主的方式,保证井巷支护的安全。在广大的南方煤矿产区,由于植被覆盖茂盛,有大量的松木、杨木等密度大支撑性好的木材储备,在开展煤矿井巷挖掘工作时,一般会使用这些木材来给井巷提供支撑。而在北方煤炭产区,受条件限制,对于煤矿井巷的支护方面,主要是采用钢筋混泥土这些材料作为矿井井壁的支持材料。南方的木材原材料易取,操作简便,使用木材支护的方法可以大大节省巷道掘进和维护的成本费用。但是,杨木这些木材容易受到矿井水渗透的侵蚀,当木支撑承载重量过大的岩层压力时,木材可能会发生断裂的现象。相对于木支撑来说,北方地区的钢筋水泥支撑的方式牢固度要大得多,不过,钢筋水泥支护的方式也有一定的缺陷,使用钢筋和水泥对煤矿进行支护浇灌的过程中,需要耗费大量的资金购买原材料,并且,需要更多的施工人员开展水泥浇灌的工作,在整个工程施工中,工程的原材料耗费将会是巨大的。
施工方在开展煤矿井巷支护工作时,应该根据工程所在地的实际情况,采取适当的支护方式来进行巷顶和巷壁的加固活动,在选取支护材料时,一定要对材料进行抗压力方面的测试,根据工程所需要的支撑力大小来选取合适的支撑材料。为了安全起见,一定要注意选取的支护材料的抗压力大于井巷产生的压力,这样才能使支撑材料有强大的支撑强度来抗衡受力范围内的岩层压力。避免井巷顶部出现坍塌和落石的危险,给巷道内的工作人员提供安全保障,保证整个施工过程中不出现事故,从而确保煤矿施工开挖活动的顺利进行,在最大程度上缩短生产成本,稳定煤矿企业的煤炭开采量,给施工企业带来最大的生产效益。
(二)采用科学的煤矿井巷支护方法
在具体施工之前必须进行工程设计,因此设计的过程中难免会出现与施工要求不符合的问题。煤矿开采的过程中,由于开挖的岩体会产生破碎的现象,会导致井巷顶部出现松动或者是落土的问题,这时,需要煤矿支护方面的工作人员针对具体的岩体变化情况来实施支护操作。
木结构的支护材料,购买比较便宜,但是材料的强度有限,因此既不能防火,又不能防止腐烂,所以,对于一些短期的煤矿开挖工程,施工方可以采用木质结构的支护材料来进行支护工作,在巷道向前掘进之后,就能把临时性的支护材料取下来,不影响正常的施工。对于开挖深度很大的煤矿巷道,施工方可以采用钢筋混凝土的支护方式来实施巷道的支护工作,保证煤矿采掘活动的足够安全。用钢筋混凝土浇筑的支护结构十分坚硬,能够承受沉重的土方压力,而且,还具有耐腐蚀的优点,在土质比较稀松或者岩体活动剧烈的地区,可以采用混泥土支护材料,有效的保证地面压力的稳定,在5年到7年的施工活动中,都能够保证煤矿井巷坚固如初。
二、及时解决进行支护工作中的问题
(一)采用坚固的支护物满足施工需要
在施工的后期维护工作中,有一些巷道需要实施回采活动,应该使用既坚固又方便拆卸的支护材料来展开施工活动。巷道回采活动中,岩层的断裂情况比较严重,采用强度较大、质量较轻的金属支架,可以有效的满足工程项目的需要,金属支架比较轻便,在开展巷道回采工程之后,能够便捷的对支架进行拆卸和回收。但是,在强酸、强碱等腐蚀性较强的巷道环境中,不能够使用金属支架,可以使用砖砌结构为煤矿井巷提供加护保障。砖砌结构的支架具有很强的抗腐蚀性和稳定性,材料的价格比较便宜,施工的方法简便易行,同时具有防火的功效,能够阻挡地下水的渗透,所以,在煤矿巷道环境比较复杂的环境中,采取砖砌结构的支护方式可以很好的满足施工的需要。
(二)及时更换遭受损坏的支护物
在开展煤矿井巷施工活动时,由于巷道的开挖会导致土层的松动,长时间的施工活动也会造成井巷支护被破坏的现象,因此难免会出现井巷支护失去效力的情况,在支护设施失去了原有的支撑作用之后,应该对巷顶出现的空洞位置采取及时的补救措施,在进行再次施工之前,一定要更换强度更大、更耐腐蚀的支撑材料,千万不要忽视支撑材料出现的松动等问题,而为了追赶施工的进步,继续顶塌方的危险进行煤矿采掘活动,这样很容易造成工程事故,严重威胁到巷道内工作人员的生命安全。
煤矿井巷工程的施工活动中,由于支护材料被破坏很容易造成井巷安全问题。一旦遭遇到井巷顶部的异常破碎的情况,松软的土层会大量的下落,堵塞巷道,造成巷道内煤炭运输不畅,在这个时候,如果想要继续开展施工活动,首要的工作是暂时停止煤矿开采行动,疏散巷道内的工作人员,避免巷道堵塞造成的发生恐慌和人员窒息的问题,然后要调配人力和物力立即实施巷道落土的清理工作,疏通巷内交通,最后要对已经损坏的支护物进行更换,保证施工能够迅速恢复。
结束语
施工方在展开煤矿巷道支护工作时,一定要用科学的方法来选取支护方式。在选择支护材料时,要先对巷道的土质条件进行考察,通过判断土壤的条件来确定选择何种型号的支护材料。在安放支护材料之前,要细心的检查煤矿井巷顶部的土质情况,注意安装的过程中支护材料与巷顶的接触面牢固契合,避免支护材料与巷顶出现承压不牢固的情况。
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【关键词】现代煤矿 双网支护 技术 运用
在目前,双网支护技术具有十分广泛的应用,其应用形式也多种多样。一般巷道在过断层或构造带情况下,会采用锚网支护,因为该种支护技术具有较好的支护能力,其可以通过自生承受压力来达到支护的目的,所以是南方煤矿巷道施工过断层或构造带很好的选择。因此加强双网技术在现代煤矿中的应用至关重要。
1 双网支护技术在现代煤矿支护中的应用概况
1.1 双网支护技术的应用现状
在目前的双网支护技术中,其应用种类较多。分为:金属支架支护和网壳式支护等多种支护形式。在如今,不同煤矿会根据不同的需求,进行相应的支护技术的运用。其中以锚网支护技术的应用居多,但是也有很多企业采用金属支架与锚网喷支护相互结合的方式进行支护技术的应用,这样能够极大程度的提高钢筋混凝土的稳定性,同时还能让其内部预应力的不规则现象得到有效地缓解,所以在南方很多煤矿巷道掘进过断层或构造带都采用双网支护或金属支架的方式进行支护,其目前的应用现状还处于一种创新与研发阶段。
1.2工程案例
某矿位于一个煤田的中部,其地势情况十分复杂,而且岩性较差,局部区域还出现断层的现象,这就造成其煤矿巷道出现局部断层的情况。为了能够让巷道的顶、底以及中部结构能够相互作用,采用双网支护对其空间结构进行稳定是控制巷道变形的有效手段。在整个工程中,其双网技术包括双层锚网喷+顶锚索+注浆+两帮平锚索作为一种永久的支护。同时在局部区域,其采用底板锚来增强其稳定性。从总体上来看,双网支护结构的模式,左部为金属支护,而右边为网壳支护。这种双网支护模式在工程项目中具有十分广泛的应用。
2 双网支护技术在现代煤矿支护中的应用方法
2.1 软件模拟
在煤矿的巷道进行施工之前,技术人员需要对其空间立体结构进行相应的评估。然后对其三轴平衡状态进行相应的模拟。因为,在煤矿的开采过程中,其空间巷道的稳定性可能会遭受破坏,其主应力也会也会随着切线的方向而发生改变。甚至会超出其最大值的符合。而对巷道的结构进行模拟不仅能够对双网支护技术的应用情况得到最为清楚的反映,还能对混凝土的喷层进行分析,从而让其拱圈上的分布保持在一致。使得其应力的分布更加的均匀。一般情况下,双网所支护的应力基本都集中在中部,而在腰部基本达到了最大。这就说明双网支护承担了较大的应力,而且对整个喷层结构的稳定也有极为重要的作用。尤其是在进行巷道施工的过程中,采用双网支护技术明显能够提高整个煤矿工程的施工进度。
2.2 应力分析
在应用双网支护技术的过程中,首先要对其应力进行具体的分析。尤其是其断面部分的应力,需要做出较为精准的计算。同时在进行断面开挖时,一定要保证整体结构的稳定性,简而言之,就是安装锚杆以及钢筋网。这个时候需要对其大巷所对应的应力进行相应的计算。其计算公式通常为F=Ma.其中F为其内部预应力,而M为其所承受的质量,a为其内部分子运行的加速度。双网支护技术之所以能够让应力得到较好的稳定,主要还在于其金属架的支撑分担了一部分质量,这样M值就会相应减小,F值也会相对减小。从而让预应力的数值变得逐渐稳定。
2.3 施工监测
在施工之前需要进行软件模拟,在施工的过程中则需要对施工进行监测。因为在支护的过程中,难免会出现支护段变形的过程。在这个过程中,需要相关的数据作为依据让双网支护技术在现代煤矿中进行全面的应用,如果没有合理监测参数,常常会导致施工出现问题。下表1表2为单双盘网支护变形的观测数据所示。
从数据中,我们可以很清楚的看到其底部以及帮底移近速度变化的并不是特别大,由此可以看出其在变形的速度上要远远的小于单网,从而在参数上证明了双网支护技术比单网支护具有很多的优越。
2.4 工业效益
钢筋网壳双网支护具有很好的工艺效益,在进行应用的时候可以对构件的抗弯能力进行分析和比较,在一般情况下,其钢筋网支架的用量大约为G=18.05KG,其具体参数如表3所示。
从上图中,我们可以很清楚的看到其材料的分布情况。其模量以及自重都有十分严格的要求,同时在截面系数上也需要进行规范施工,从数据中我们可以很清晰的得出,其钢材量每减少35.53%,其模量的抗弯截面就能增加21.39%。这种效益上的提高不仅能够让原材料得到有效地节约,还能提升其应用的效率。所以,双网支护技术在工业效益方面具有极好的应用前景。
在现在南方个别煤矿开采的过程中,刨煤机采煤方法,此开采技术有力的提高了煤炭生产效率,同时刨煤机采用了智能驱动系统,在开采过程中基本实现了全部自动化操作。刨煤机开采系统较其他方法简单,其自动化程度较高,由一根无极绳牵引即可进行割煤工作,同时可以在输送机平面上自行找平,不需要另外安排专人负责此项工作,刨煤机在推进过程中由电动控制系统进行自动控制。而其自动控制的前提就是要做好煤矿双网支护工作,因为只有让巷道的稳定性得到提高,其自动化程序才能得以运行,才能有效地提高其工艺水平。
3结语
现代煤矿支护中双网支护技术的运用十分重要,其能够使得煤矿开采巷道的稳定性得到有效地增强,其连续性的支撑作用还能让岩石松动现象得到彻底的缓解。在进行支架的应用时,应当从实际出发,对其应用概况进行基础性的分析,同时还要做好施工前的软件模拟以及应力分析和施工检测工作,让双网支护的工艺效益能够全面的发挥出来,从而全面提升双网支护技术在现代煤矿中的应用水平。
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