煤矿技术大百科_部分4.pdf

图 “ 回采工作面炮眼布置 “ 掩护支架； “ 炮眼 图 “ 掩护支架回收示意图 “ 钢梁； “ 钢丝绳； .51第三篇水力采煤与水力充填采煤技术 续表 型号级数 扬程 “ 流量 “ 5 3 / 789） ；掘进供水的要求与回采水枪用水不同。因此，一般设有单独 的掘进供水系统。常用的掘进供水方式有污水泵供水，以煤水仓污水为 水源，用污水泵把污水排往掘进工作面；“排水泵供水，将排水管与掘进用 水管接通，靠排水泵压力供水；地面静压供水，以地面清水池为水源，利 用静压直接通过管路把水输往掘进工作面。这三种方式各有优缺点，选择时 应根据矿井具体条件进行比较后再予确定。 （）高压供水管路水采矿井的高压供水管路一般比排水管路复杂，而 且经常随开采工作的进展而拆移。高压水管一般采用无缝钢管，其管径的选 用要视具体情况而定。管径愈大，阻力损失愈小，但是管径过大时，不仅投 资增大，而且增加了装卸和搬运的困难。 高压供水管按设置地点和使用期限分为主干管、支干管和支管。主干管 铺设在井筒、井底车场、运输大巷和石门等巷道中。由于它的使用期长，拆 运条件好，可选用较大的管径，目前多采用内径 /21 ““ 或 11 ““、壁厚 “/0/“ ““51’’” ， “0539” ， “72A” ， “” ） 05391（“D051’’” ， “0539” ， “7BFG2” ， “” ） 05391（“D051’’” ， “0539” ， “7F.FFA” ， “” ） 053910“ B C’5“ A’（ “D051’’” ， “0539” ， “A“ B C’5“ A’（“D051’’” ， “0539” ， “6900” ， “” ） IJKKI. ； - -如果连接失败，程序退出运行 L8 A5391A53“ O（“错误” ， “程序无法和服务器取得联系 ” ，A6A’ ） A“ B’“（F ） 495 I50“； ’）- -打开登录窗体 由于不同的数据库子系统具有不同的配置文件，因此以上脚本中的 D0, 51’’ 应与相应子系统的配置文件对应。 P1 系统的客户-服务器体系模型 客户-服务器体系的数据库管理系统实现了运行环境的变化，即由单机 扩展到网络，同时对数据的收集、存储、处理和传输由集中式走向分布式， 由封闭式走向开放式。 一是处理的分布，但数据是集中的，即对于一个数据库管理系统而言， 网络中各结点上的用户存取的是同一个数据库，他们从集中的数据库中存取 数据到各自的应用程序中进行处理。这样实现了数据的集中管理，减少了数 据录入的重复性，并且若要增加用户只需增加网络接口，便可在网络环境下 QR第四篇煤矿开采新技术 运行。 二是数据的分布，数据物理分布在网络的不同结点上，而逻辑上是一个 统一的整体。网络中各结点具有独立处理本地数据库中数据的能力，可以执 行局部应用，也可以同时存取和处理多个异地数据库中的数据，执行全局的 应用。 基于 “ 体系在处理的分布与数据的分布上的优越性，根据目前矿山 企业的实际情况，如一般的煤炭企业都要求报图、报表，同时不同部门要进 行数据的互相利用。若采用传统的单机系统，必然存在数据的共享性困难， 同时浪费大量的人力、物力。这样至少可以解决资源的共享，减少报图、报 表的不必要的环节。 在客户 “服务器体系中，数据集中于服务器，而处理是分布的。即网络 中各结点上的用户存取的是同一数据库，他们从集中数据库中存取数据到各 自的应用程序中处理。为此，客户端应用程序与服务器数据库如何解决数据 的传输问题十分重要。 以上并具有连网功 能。 第四篇煤矿开采新技术 服务器平台，必须是多用户计算机系统。由中文 “ 以上。 连接支持，客户与服务器之间以 6 作为数据传输管道，来完成客户 与服务器间数据的双向流通。 * 属性数据库系统的设计 数据库系统的设计是开发数据库系统及其应用系统的技术，也是信息系 统开发和建设的重要组成部分。具体地说，数据库系统的设计就是在给定的 应用环境下，通过合理的逻辑结构设计和有效的物理结构设计，构建较优的 数据库模式，建立数据库及其应用系统，满足用户的各种应用需求。 矿山数据库管理信息系统是在充分分析矿山各种工作的过程和矿山数据 的来源及其流程的基础上设计而成的。本系统旨在通过计算机对矿山数据进 行管理和为图形自动提取数据，主要包括地质数据库管理子系统、测量数据 库管理子系统、水文数据库管理子系统、三量数据库管理子系统（图 A4） 。 图 A4矿山数据库管理信息系统总体结构图 （A）地质数据库管理子系统。 地质数据库管理子系统是根据矿山地质数据的基本特点及矿井生产特 点，采用模块化层次型结构系统设计，其中包括文件操作、数据管理、报表 管理、台账管理、数据初始化、用户管理及帮助 3 部分（图 A3） 。 数据初始化依据矿业集团与矿井的特点，将其分为地层磁偏角初始 化、地层初始化、岩石名称初始化、矿井名称初始化以及工业牌号初始化。 另外还有煤层容重初始化，这主要考虑到同一矿业集团不同矿井间可能存在 煤层容重差别，若相同则在地层初始化中可初始化全集团容重。 数据管理包括勘探线管理、钻孔管理、煤层管理和断层管理，同时还 为图形软件提供数据获取的剖面数据提取、煤岩层对比图数据提取、钻孔综 BA3第四篇煤矿开采新技术 图 “ 地质数据库管理子系统结构图 合柱状图数据提取以及钻孔 的查询。其中基础数据管理均包括数据的录 入、定位查询、追加、插入、删除及返回（图 “ 1* 2 * 4； 9 管道最大温差，根据当地条件确定； 其余符号意义同式（ * “4） 。 第七节采动区新建建筑物设计要点 在将受采动影响地面新建建筑物时，应根据开采后地表的移动与变形情 况，在施工同时对建筑物采取合理的技术措施，使建筑物能有效地抵抗地表 变形的影响，从而经济合理地解决地下开采与地面建筑物保护的矛盾。这种 作法，比为解放建筑物下压煤，对已有建筑物采取结构保护措施的效界更 好。采动区新建建筑物加固设计有下列要点 合理规划，正确选择建筑场地 在采动区上方新建建筑物时，必须考虑地面远景发展与采矿工程的关 72第六篇难采和复杂条件下开采技术 系，一般应在移动过程已结束或预计地表变形较小的场地上进行建筑。建筑 物的轴线应尽可能平行或垂直于煤层走向；位于移动盆地边缘的建筑物，其 长轴应平行于下沉等值线；位于盆地平底的建筑物，其长轴应与工作面推进 方向垂直。不同类型建筑物应根据其结构和使用要求，避开地表变形的不利 影响区，如高耸构筑物不宜建筑在移动盆地拐点附近。 建筑场地不应选择在可能产生坍陷坑、台阶、裂缝等不连续变形的地 区，也不应选择在地表下沉积水区和可能产生滑波的地区。 前苏联在采动区设计新建筑物时，要考虑在 “ 。 综合考虑上述因素，可采用下式计算采动路基稳定系数 6第六篇难采和复杂条件下开采技术 “ “ /，填料密度 259, “ 式中 单位长度总重量，59,； 枕木长度，,； 道砟密度，59,。 按照已知条件求得 “ /259； “ /21,；“ 259, “ /2 /21 A 2 “ 42（,） /2 力学参数的确定 路基介质为砂粘土，其孔隙比为 326，则内摩擦角““ /B，粘聚力 * “ C633DE，密度为“ 259,。 2 圆弧法圆心位置辅助线确定 以换算高度 F 点与水平线成 6B角引 FG 为辅助线（图 / 0 ） 。 42 按照圆弧法计算路基的稳定性 将计算体分为 1 个单元分体，分别计算 个滑动面，计算各个分量与最 终结果列于表 / 0 / 和表 / 0 中。 1第六篇难采和复杂条件下开采技术 表 “ 计算滑动面 分体计算量 （） （ A“ （ D *11*11 E ; “*-1 ,1 E ; “31 1 E ; “,1 厚煤层的采深与分层采厚比 ; D 11*-1 E ; “11 31 E ; “61 ,1 E ; “31 前苏联判断铁路下采煤可能性的主要准则是 当煤层倾角小于 ,-时，对于铁路干线; *-1 对于铁路支线; *11 当煤层倾角大于 ,-时，对于铁路干线; 11 3*6第六篇难采和复杂条件下开采技术 对于铁路支线 “ 波兰在西里西亚煤田建筑物保护规程中，用预计路基纵向最终的水 平变形值作为铁路下采煤的标准 对于国家铁路干线 “’’’ 对于铁路支线 “’’’ 二、采动路基的处理 目前我国在铁路下采煤时，根据线路情况和就地取材的原则，采用以下 不同方法处理路基均取得了良好效果。 * 粗粒度山砂填筑路基和道床 鹤岗矿区在矿区专用线下采煤时，采用了粒度较大（* *’’） 、透 水性强的山砂填筑路基和道床。路基面宽度 ,* -*’，路堤边坡坡度采用 .*。 /* 井下矸石填筑路基和道床 焦作焦西矿在开采焦李铁路煤柱时，全部采用井下矸石填筑路基。此种 材料来源充足，透水性比土质路基好。路基面宽度 ,* -*’，边坡坡度采 用 .*。当下沉趋于稳定时，道床材料全部改用石砟，即形成矸石路基、 石砟道床。采用这种方法，矸石填筑路基高达 -’，但始终保持了路基的稳 固状态，未发生翻浆冒泥等问题。 * 黄粘土路基石砟道床 峰峰一矿在专用线下采煤时，随着路基的下沉，采用石砟起垫道床。当 道床高度达 *-’ 左右时，用当地的黄粘土加宽并加高路基。路基面宽度 ,’，边坡坡度为 .*。因黄粘土渗水性差，为防止路基内石砟积水，在施 工过程中，沿线路每隔 ’，用片石砌一条宽 ’ 的横盲沟（图 / 0 /）供泄 水用。 1* 风化粗砂土路基石砟道床 枣庄矿在枣田专用线下采煤时，路基下沉 *’，最大下沉速度达 ’’2。在采动过程中，采用石砟起垫道床。当道床高达 *-’ 左右时， 采用风化粗砂土加高并加宽路基，每次加高 *’，施工中分层夯实。边坡 坡度采用 .* .*,。最后形成的路基为在道床下方为石砟，其两侧 为粗砂土，坡脚为片石护坡，路基面宽为 ,*/’。 * 含土细碎石路基石砟道床 ,-第六篇难采和复杂条件下开采技术 图 “ 鸡西麻山矿在开采林密铁路干线 煤柱时，采用石砟起垫道床，当 道床高达 ’ 左右时，用含土细碎石加宽并加高路基，路基面宽度保持在 ’ 以上，边坡坡度为 **’。 ’ 路堑下采煤时的路基处理 峰峰通二矿在马磁铁路支线下方采煤时，采动地段为边坡高 , 的路 堑，边坡坡度为 **，土质为密实的砂质土，路基面宽 。采动后用石砟充 填道床，用堑顶的砂质土加宽路基。采动后总下沉量为 ’，最后形成路 基面宽 *，基本上为不填不挖路基，如图 “ 。 图 “ -*-第六篇难采和复杂条件下开采技术 第二节线路上部建筑的移动和维修 线路上部建筑由钢轨、轨床、道床、联接零件、道岔以及防爬设备等组 成。 在铁路下采煤时，地表移动与变形通过路基传递到线路上，使线路产生 垂直移动、纵向移动和横向移动。 一、线路的垂直移动及其维修 （一）地表垂直变形对线路的影响 在采动影响下，路基和道床随着地表下沉，钢轨在自重以及轨枕和扣件 等质量载荷作用下，在竖直面内发生挠曲。由于地表的曲率半径一般都在 “““ 以上，且在开采过程中不断对线路进行起道顺坡，道床实际出现的曲 率半径都在 ““““ 以上，而一般钢轨的轨节长度为 和 ，因而钢轨 能以很小的半径内接于道床上。因此，可以认为，线路上部建筑是紧贴着道 床下沉的，线路轨面的下沉与地表的下沉基本一致。 线路上部建筑垂直变形的主要因素是路基不均匀下沉所引起的垂直变 形，而列车荷载和其它偶然因素的影响所占比例约为 ’。 线路坡度的改变 地表不均匀下沉可引起路基发生倾斜，从而改变线路坡度，导致线路单 位质量的坡度阻力发生变化。单位坡度阻力在数值上等于线路坡度值，即每 的坡度产生的坡度阻力为其质量的 。因此，在铁路下采煤时，必须 考虑坡度变化后不能超过下列规定线路的限制坡度，否则必须对线路进行维 修。 （）级铁路，在一般地段为 *，在困难地段为 。 （）“级铁路，为 。 （）级铁路，为 。 （’）上述各级铁路，加力牵引坡度可至 “。 （）车站应设在线路平道处。当车站必须设在坡道上时，其最大限制坡 度不得超过 。 由于线路上部建筑具有一定的竖向刚度，因而线路上部建筑的倾斜变形 ,线要稍小于路基的倾斜变形 ,基，一般认为 ,线- “.,基/ （ 0 *） 1.第六篇难采和复杂条件下开采技术 “ 竖曲线形状的变化 线路纵断面上坡度变更点处均设有竖曲线，地表的曲率变形将使线路竖 曲线的形状发生变化。 地表正曲率可使线路原凸竖曲线的半径变小、原凹竖曲线的半径变大， 长坡道则变成凸竖曲线。 地表负曲率可使线路原凸竖曲线的半径变大、原凹竖曲线的半径变小， 长坡道则变成凹竖曲线。 竖曲线半径减小和长坡道变成竖曲线，与线路的原来状态相比是不利 的，应该通过维修使这些变化符合铁路工务规则对线路纵断面的下列规 定 （）尽可能设计长的坡段，坡段长度一般不短于该区段到发线有效长度 的一半。个别困难地段，每段坡长应不短于 。 （）采用抛物线形竖曲线时，凡相邻坡段的坡度代数差大于 时，须 设计竖曲线，每 竖曲线长度的变坡率，凸形应不大于 ，凹形应不大 于 “’。 （）采用圆曲线形竖曲线时，凡相邻坡段的坡度代数差大于 时，须 设计竖曲线，竖曲线半径根据营运条件采用 ，困难条件下不 小于 ’。 地表不均匀倾斜使线路产生的附加变坡点，决定着开采影响与运行列车 相互作用的特点。前苏联以此作为制定采动区列车运行速度的一个标准， 即 * ’, - . /（ . 0） 式中* 采动区列车允许运行速度，123； - 根据在各轨节轨头上进行水准测量确定的相邻轨节最大的坡度 代数差。 必须指出，如果在开采过程中对线路不进行维修，地表的曲率变形将明 显改变线路纵断面的形状。由于地表曲率变化的速度很缓慢，只要采取维修 措施，那末在两次维修间隔时间内，由于其变形值很小，可以通过维修加以 消除。 “ 两轨水平的变化 垂直于线路方向的地表倾斜，使直线线路的两股钢轨不在同一水平面 上；使曲线线路的超高度增大或减小。如果这些偏差超过允许值，尤其在曲 ,第六篇难采和复杂条件下开采技术 线头出现反超高现象时，对列车运行是不安全的。 铁路工务规则对两股钢轨水平的规定如下 （）曲线超高度的最大限度不得超过 “，单线上下行列车速度相差 悬殊时，不得超过 “。 （）两轨水平误差不得超过 。 （’）在延长 的距离内，无超过 的三角坑。 （）前后高低差不超过 （用 弦在任何一点测量） 。 我国铁路直线段标准轨距为 ’“，为了使两轨水平不超过 的允 许值，地表倾斜应不大于 * ’“（,） 实际观测资料表明，在铁路下采煤时，地表的最终倾斜变形容易达到 ,。但是由于地表的倾斜变形是缓慢的，在两次维修间隔的时间内地 表出现的倾斜值很小，在其对两轨水平的影响还没有超过允许误差前，便可 进行下一次的线路维修工作，而将已有的变形消除。 （二）消除有害变形的维修措施 线路随地表移动产生相应的垂直移动与变形，如果不及时维修，它们将 不断积累，有可能超过允许限度，危及列车安全运行。目前主要采取下述维 修措施。 顺坡 由于下沉盆地范围大，而且坡度平缓，因此可以在较长的范围内顺坡， 对小的坑洼进行小量起道，消除局部失格处所，即“找小坑，顺长坡” 。 在顺坡维修过程中，应注意不使竖曲线半径变小。对凸形竖曲线，应尽 量降低竖曲线中央的标高，抬高曲线两端；对凹形竖曲线，尽量抬高曲线的 中间部分，降低曲线两端的标高。 这种方法的优点是可延长起道周期，减少材料消耗，提高采动过程中线 路的稳定性。但是它改变了线路的原有坡度。 起道 当经较长时间的顺坡和维修，线路下沉积累到一定数值时，应进行大幅 度的起道，使轨面恢复到原始高程位置，或根据当时的实际情况重新进行线 路纵断面设计。 在一般情况下，一次起道量为 ，此时可不办理施工手续，放行列 车也可不减速。如果下沉速度较大，一次起道量仍为 时，起道次数将 第六篇难采和复杂条件下开采技术 增多，这时可采用一次起道量为 ““，但需办理施工手续，用减速信号防 护，放行列车或单机的速度应不超过 ’。 当地表稳定以后，进行最后一次线路纵断面整治时，一次起道量可以大 于 ““，但此时应办理封锁施工手续，设置停车信号防护，放行列车或单 机时，允许速度为 ’。 * 预起道 在某些情况下，可有目的地将线路多抬高一些，以延长起道周期。例 如，为了解决冬季道床冻结不便起道的问题，可以根据当时线路的下沉情况 和冬季下沉速度的预计，进行过冬前的预起道。 二、线路的横向水平移动及其维修 （一）地表横向水平移动对线路的影响 垂直于线路方向的地表水平移动将使线路方向发生变化。 直线方向的变化 （）线路方向与回采工作面推进方向平行，且位于移动盆地走向主断面 位置上时，理论上线路不应发生横向移动。 （）线路方向与回采工作面推进方向垂直，且位于移动盆地倾向主断面 位置时，线路的横向移动随着工作面推进位置不同而由小到大，再由大到 小，最终线路的横向移动一般偏向在工作面停采线一侧。 （*）线路方向与回采工作面推进方向平行或垂直，但不位于移动盆地走 向或倾向主断面位置时，线路的横向移动是向采空区中心方向移动；当线路 位于采空区边界附近位置时，其横向移动接近或达到最大值。 （,）线路方向与回采工作面方向斜交时，地表横向移动将使线路形成 “-”形或弧形。 上述情况是假设线路在不进行维修的条件下，地下开采引起横向水平移 动的最终结果。实际上，铁路下采煤时每次拨道维修都消除了线路的横向移 动，因而线路不可能达到上述的最大横向移动值。 一般情况下，线路的横向移动使直线段线路变成了半径为十几公里的平 缓曲线。根据铁路有关规定，在这样大的曲线半径条件下不需要轨距加宽和 外轨超高。当线路的曲线半径大于 ,“““ 时，曲线阻力很小，钢轨磨耗、线 路加强和速度限制等方面与直线段无异。 曲线正矢的变化 曲线段线路的横向移动将改变原来曲线的半径和弯曲的圆顺程度。曲线 .第六篇难采和复杂条件下开采技术