动压掘进巷道围岩应力分布及支护技术研究.pdf

技术应用与研究 201907124 Modern Chemical Research 当代化工研究 在煤矿的采掘工作中，应用最多最广泛的就是掘进机， 这是一种机械自动化水平较高的煤矿生产设备，主要包含开 关箱、操作箱以及照明灯和控制按钮等组成结构，在对这种 掘进机进行使用的过程中，可以结合液压系统进行共同使 用，这样就可以大大的缩短煤矿开采时间，提高煤矿开采效 率。掘进机在工作的过程中，其控制系统主要是液压系统和 敏感式变量泵，该控制系统在使用的过程中它的执行元件的 流量始终处于稳定的状态，不会受到负载变化的影响，同时 在该系统下，可以实现掘进机的不同执行元件在同一情况下 可以进行作业，且各元件在运行过程中不会互相干扰，能够 保证各项元件运行的稳定性和安全性。所以加大自动化技术 在煤矿采掘机械中的应用可以大大的提高煤矿采掘工作的生 产效率，提高煤矿企业的生产效率和经济效益。 在我国，煤矿采掘工作是一项复杂、难度系数大、危险 系数高的工作，因此煤矿企业需要加强机械自动化技术在煤 矿监控系统中的应用，该技术的主要系统是集成控制系统。 这项系统具有位置分散、距离较远的优势，相关工作人员可 以在集成控制系统的基础上利用网络控制技术建立一些相应 的分系统，然后在分系统中实现将各个监控点通过不同的线 路与相应的调度室进行连接。机械自动化监控系统中，通过 对光纤传导模式的运用，利用光缆进行对矿井调度室、集运 配电室、矿井配电室以及采区配电室等地区的连接，从而形 成一个全面的、完善的控制网络。其次机械自动化在监控系 统中的应用还可以对采煤机等设备进行远程控制，采煤机等 设备根据煤层的变化而进行自动切割，对煤层内部的软硬度 情况进行及时的报告，根据煤矿的软硬度程度来自行调节煤 矿采掘速度，保证煤矿采掘工作的顺利进行。 3.总结 综上所述，煤矿采掘工作是一项复杂、繁琐且危险系数 高的工作，为了提高煤矿开采效率，保证煤矿采掘工作的顺 利开展，在科学技术的不断发展的基础上，煤矿企业应该加 大对自动化技术的应用，加大自动化技术在煤矿综采工作、 掘进工作以及监控工作中的应用，提高煤矿采掘工作效率， 降低安全风险对工作人员人身安全的威胁，从而促进煤矿企 业的可持续发展。 【参考文献】 [1]聂子明.探讨机械自动化在煤矿机械制造中的应用[J].时 代农机,20180863. [2]解开宏.机械自动化在煤矿机械制造中的应用[J].科技 风,201804143. [3]梁晓旭.浅谈机械自动化在煤矿采掘中的应用[J].建材与 装饰,201803247. 【作者简介】 杨路余1983-，男，阳泉煤业（集团）股份有限公司机电动 力部；研究方向机械设计制造及其自动化。 动压掘进巷道围岩应力分布及支护技术研究 ＊张 磊 （山西平舒煤业有限公司 山西 045400） 摘要目前掘进巷道受较大应力的影响，致使巷道变形、破坏明显，因此试验巷道切顶卸压技术，将巷道所承载的应力释放或者分散， 减少巷道的形变和破坏，以便巷道进行支护作业，确保矿井的安全工作。 关键词矿压；形变；破坏；切顶 中图分类号T 文献标识码A Study on Stress Distribution and Support Technology of Surrounding Rock in Dynamic Pressure Driving Roadway Zhang Lei Shanxi Pingshu Coal Industry CO., LTD., Shanxi, 045400 AbstractAt present, the roadway is affected by relatively large stress, which results in obvious deation and destruction of the roadway. Therefore, the roof cutting and pressure relief technology of the test roadway can release or disperse the stress carried by the roadway, reduce the deation and destruction of the roadway, so that the roadway can support the operation and ensure the safety of the mine. Key wordsrock pressure；deation；destruction；roof cutting 引言 目前矿井生产任务重，采掘衔接紧张，部分矿井为了提 高巷道重复利用率，将上一个工作面的回风巷道作为下个工 作面的进风巷道，从而使下个工作面减少掘进工程，缓解矿 井的采掘衔接。由于上个工作面回采后，对保留巷道形成较 大的矿压，致使巷道变形严重，需留设较宽的煤柱，降低了 矿井的煤炭采出率，同时影响巷道的支护作业，存在浪费资 源，浪费人力的现象。 1.研究背景 随着矿井生产的精细化管理和矿井生产任务的加重，矿 上接第123页 下转第125页 技术应用与研究 201907125 当代化工研究 Modern Chemical Research 井采掘衔接比较紧张，出现一个工作面回采完毕后紧接着回 采下个工作面，此时回采完毕的巷道尚未垮实，矿压重新分 布尚未稳定，造成临近巷道矿压显现明显，出现巷道严重的 变形，甚至出现锚杆、锚索等断裂的现象，严重影响了巷道 的断面，不能保障作业人员的正常安全。 动压的显现特征是原始状态的压力在工作面发生采 动等人为作业时，改变了原有应力的平衡状态，应力重新分 布，导致部分地点受压增大，原有巷道的稳定性受到影响， 发生形变，重新达到一个平衡状态。 巷道动压不仅考虑本巷道顶板产生的压力，由于工作 面顶板的整体性，还需考虑本巷道影响范围内的其它巷道情 况，仅通过增加煤柱的宽度作用不明显，且浪费资源。巷道 从掘进开始到巷道报废过程中，受到较大的压力，且会发生 一定的形变。充分的利用现有的条件，释放顶板压力，并通 过有效的支护手段吸收压力，如果不采取有效的手段，会使 巷道发生较大的形变，需增加较多的人力对巷道维修，既浪 费人力，又浪费财力，影响矿井的整体衔接。部分矿井对矿 压资料收集不全，且对其不充分重视，盲目的开采新采区或 新水平，造成在生产过程中出现较大的形变，对整个矿井的 生产造成影响，甚至出现事故。 2.研究内容 1关键技术 ①根据巷道矿压显现的规律，并针对现有的支护方法， 制定符合矿井实际情况的巷道切顶卸压的方案，并优化支护 方案，选择高性能的支护材料和工艺；②对巷道顶板围岩的 性质进行分析，了解各岩层的结构和厚度，从而确定水力压 裂具体位置；③选择合适恰当的压裂层位，是保障压裂效果 的关键，需根据具体的岩性和钻孔窥探的具体情况确定。 2技术创新 ①为了保障压裂效果，根据动压分布规律，制定了详 细的动压切顶卸压的压裂方案；②通过顶板压裂技术对巷道 顶板进行压裂，从而降低对煤柱的动压显现，减小巷道的形 变，控制煤柱压力的效果。 3.现场施工 1施工工艺 ①通过对现场的观测，并分析动压分布规律，确定了合 理的水力压裂钻孔施工参数，中孔孔深58m，浅孔孔深15m， 钻孔施工间距21m；采用二氧化碳压裂的钻孔孔深22m，钻孔 施工间距2m；②在未施工压裂技术时，巷道变形量两帮变 形量为0.6m，顶底板移近量为0.5m；③对巷道施工水力压裂 后，在工作面正常回采期间，对工作面数据进行收集发现巷 道两帮的移近量为0.3m，顶底板的移近量为0.15m，两帮移 近距离较小。 在施工水利压裂，工作面未正常回采期间，工作面附 近巷道矿压显现明显，顶底板移近量较大，移近距离最大达 0.7m，两帮移近量较小，可达0.5m。当施工二氧化碳压裂 后，工作面巷道形变量以两帮形变量为主，最大达到0.6m， 顶底板的移近量偏小，移近量为0.1m。 2优化支护工艺 巷道支护的主要控制范围是表面松散的围岩，当其发生 一定形变后，原有的支护效果达成的应力平衡将发生改变， 向巷道空间发生形变，使断面缩小，严重时会使原有支护效 果失效。因此需根据矿井的实际情况增加支护效果，例如在 巷道中对原有支护加密，增加支护强度，减小巷道的形变 量，避免巷道发生较大的形变。 3加强管理 掘进作业施工过程中应严格按作业规程要求进行割煤， 保证巷道断面符合要求。现场支护工艺符合要求，锚杆、锚 索的间排距符合要求，针对现场超高超宽的需及时补充施 工，并对已经施工的检验其支护强度，强度不达标的及时采 取补救措施，确保支护强度整体符合要求。在对巷道发生形 变进行处理过程中，严格执行敲帮问顶措施，保证现场作业 人员的安全，由外向里逐步处理，防止发生大面积冒顶事 故。人员作业过程中严禁进入空顶范围内作业，必须保证作 业人员的安全。在进行顶板压裂过程中，作业人员对施工的 压力进行观测，保证施工的压力符合要求，压裂时间符合要 求，针对部分不达标地点需补充施工，确保施工效果符合 要求。 4效果分析 ①通过对施工的水力压裂技术和二氧化碳压裂技术进 行对比，发现水力压裂技术的施工效果较明显；②在采用水 力压裂技术后巷道形变量得到有效控制，采用二氧化碳压裂 技术后并未有较大的改变，与未采用压裂技术相比，二氧化 碳压裂技术效果不明显。③压裂技术通过将两个工作面的顶 板合理断裂，减少由于已回采工作面没有支撑压力较大，对 未回采工作面产生的影响，减少顶板的悬顶范围，确保工作 面巷道的断面符合要求。④通过工作面压裂技术缩小工作面 来压周期，使压力及时释放，避免长期顶板压力不能释放， 对巷道产生的影响。⑤工作面未进行压裂期间，超前工作面 100m左右巷道压力较小，工作面产生的动压尚未释放到此 处；从以上分析得出，工作面采用压裂技术后效果明显，减 少巷道的形变量。 总结 通过对工作面动压数据的收集，对重复利用的巷道顶板 进行压裂，将顶板有效卸压，减少未回采工作面顶板压力， 将工作面的顶板压力进行转移分散，减少巷道的形变量，减 少巷道的维护工程量，保障了巷道的断面，确保工作面的正 常回采。 【参考文献】 [1]张国华,梁冰,张宏伟等.回采巷道顶板离层分析与锚杆组 合支护技术参数确定[J].重庆大学学报,2010,337135-140. [2]苏夏收,王炯,马福杰,高韧.店坪矿动压巷道恒阻大变形锚 索支护技术[J].煤炭科学技术,2018S1. [3]宋阳升.顶板预裂爆破参数设计与施工技术[J].煤,2018 09. [4]张义勇,王昊昊,计庆辉,殷召元,蒯孝辉,杨耀文.恒阻大变 形锚索支护系统及其工程应用[J].煤炭工程,201804. 【作者简介】 张磊（1985-），男，山西平舒煤业有限公司研究方向煤 矿井下采掘，煤炭开采。