巷道底鼓的防治.pdf

第2 6 卷第9 期煤炭技术 V 0 1 ．2 6 ，N o ．9 2 0 0 7 年9 月 C o a lT e c h n o l o 鼎 s e p ，2 0 0 7 巷道底鼓的防治 赵伟，许珂，兰永伟 黑龙江科技学院资源与环境工程学院，哈尔滨1 5 0 0 2 7 摘要通过对软岩巷道底鼓发生原因的分析，得出了软岩巷道特别是膨胀岩巷道发生底鼓的主要原因是由于底 板浸水及井巷地压所致，分析巷道底鼓的机理和类型，提出巷道底鼓的防治措施，得出了一些有益的结论。 关键词巷道底鼓；软岩支护；膨胀岩；防治措施 中圉分类号T D 3 2文献标识码A文章编号1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 7 0 9 一0 0 8 7 一0 2 P r e v e n t i o n0 fR D a dF I o o rD r 眦n Z H A OW e i ，X UK e 。L 久NY o n g w e i S o u r c e sa n dC i r c c u 蝴eE n g i n e e r i n gC o u e g e ，H e i l o n g j i a n gI 璐虹t u t eo fS c i n c e8 n dT e c h n o L o g y 。H a r b i n1 5 0 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t B ym e a n so fa l l a l y s i so ft h er e a s o nc a u s i n gs o f tr D c kr o a d 丑o o rd n l mf i n d so u tt h a tt h er e a s o nc a u s i n g m a ti 8n o o rn o o d e da n dr o a dg I D u n dp r e s s u r e ，p r o v i d e st h em e a s u r e so ft h ep r e v e n t i n ga n dc u r e i n gt u n n e ln o o r d m ma n do b t a i 璐s o I n eu s I 矗h lc o n c l u s i o n 8 ． K e yw o r d s 1 0 8 dn 0 0 r ；s o f tr o c ks u p p o n ；s w e l l i n gm c k ；p r e V e n t i o nm e a s u r e s 0引言 形式。大量实测数据表明，巷道变形破坏大约有2 ／3 是由底 鼓引起的。底鼓的主要危害是缩小了巷道断面，致使行人、 底鼓、冒顶及侧突是巷道发生变形破坏的三种主要表现运输、供排水、井下通风等都受到影响，严重影响矿山的安全 津担淖哆淖i 守眵洳’淖蛆毋够淳妒寸弘淳哆淳哆尊哆啦哆浮哆淖哆乎蛆浸抄幸哆尊丛淖丛宇壮淖i 嘴i ％睥硝哪诤业诤鲈尊娃濞扭淳哆亭净乎曲乎扭溥眵淳哆字垫淖哆孛哆淖i 瞄啦字肚孚哆津哆乎够4 蚌溥i ≯字业淖嚣淖哆 新进行了调整。 为提高煤炭质量，开拓新市场，适应用户对不同粒度的 要求，2 0 0 4 年选煤厂再次进行改造，采用了F G 麓一9 型复合式 干法选煤机，对粒度在2 5 8 0 咖的煤进行干选，并新增加 了2 5 5 0 呦及5 0 一8 0m m 两个粒度级别，同时与原选煤系 统进行衔接。该选煤机的使用，不但增加了新的粒度级别， 而且对提高煤炭质量起到了一定的作用。 2干法选煤机在使用中存在的问题 1 旋风除尘器除尘不利，煤尘积聚多，排灰困难，通风 不畅，降低了风选效率，影响了选煤质量。 2 分选床下部泄料口开启困难，除尘、清渣不方便，煤 尘在罐内不能及时排出，堵塞风道，影响风选。 3 设备说明书中规定分选床床面横向倾角1 0 。，纵向倾 角O 。，但在使用中倾角标准与实际情况不太相符，造成排矸 不畅。 4 由于风量分配器配风不当，除矸效果不明显，造成产 品质量不稳定，库存量增加，管理成本增大。 5 入选原料中的2 5m m 以上的小块与沫煤比例失调， 块多沫少，分别占入选量的5 9 ．8 3 ％和4 0 ．1 7 ％。因此分选床 内没有足够的沫煤作介质，块煤元介质支撑浮力不足，致使 运动速度减慢，分选效果较差。 3 改进措施 针对以上问题，大洪沟选煤厂在使用中采取了以下改进 措施 1 将旋风除尘器存渣罐下部焊割一个侧门，清理人员 通过侧门进入存渣罐中，对粘附在罐壁周围的煤尘进行彻底 清理。 2 将分选床下部三个存渣罐的翻板门由单一螺母式改 为“V ”型，便于手动开启，达弱及时排渣通风的目的。 3 调节分选床床面倾角，由设备说明书中的横向倾角 1 0 。，纵向倾角O o 调整至横向9 0 ，纵向一O ．5 0 ，将分选床矸石端 调低O ．5 0 ，加快矸石由背板向矸石端的运行速度。 4 配风调节。分选床下部9 个风力分配器按3 3 2 1 排列，由大到小均匀配风，使之达到风选的最佳效果。 5 导致入选原料中沫煤少的原因主要是人选料口窄， 老选系统振动筛下部通往二号仓的通道过大，颗粒煤进入干 选系统的量不足3 ／5 。为此选煤厂将入料口扩宽，使入选原 料由原来的4 0t ，h 提高到5 0 “h ，同时，在老选系统振动筛底 部加装挡煤板，增大入选量，使振动筛下部的颗粒煤与部分 沫煤进入干选人料口，由原来的小块煤与沫煤的1 ．4 9 l 降至 为1 ．1 1 1 ，增加了干选中的沫煤介质。 4效果评价 在采取上述改进措施后，干选产品质量有了较大提高， 2 5 ．5 0m m 的粒级煤灰分下降了3 ．1 3 ％，5 0 8 0m m 小块煤 灰分降幅达2 ．3 2 ％，含矸率降幅更高达1 6 ．2 8 ％，同时2 5 8 0 舢粒级煤的产出率也由原来的3 4 ％提高到3 9 ．3 3 ％。不仅 提高了煤炭质量，而且解决了库存问题。 收稿日期2 0 c r 7 一0 4 2 8 ；修订臼期2 0 0 7 0 r 7 0 4 作者简介赵伟 1 9 8 4 一 ，宁夏石嘴山人，现就读于黑龙江科技学院采矿专业，E m a i l h e U o w o s h i z h a o w e i 1 6 3 ．c o m 。 级薪～ - 父 万方数据 8 8 煤炭技术 第2 6 卷 生产。因此，研究巷道底鼓发生机理及其影响因素，做出合 理的防治措施，对保证我国深部资源开采，提高人员安全作 业，有着重大的理论意义和实际应用价值。 l 底板岩层鼓入巷道的方式及机理H J 1 挤压流动性底鼓。通常发生在直接底板为软弱岩层 如粘土岩、煤等 ，两帮和顶板比较完整的情况下。在两帮 岩柱的压模效应和应力的作用下，整个巷道都位于松软破碎 的底板岩层向巷道内挤压流动； 2 饶曲褶皱性底鼓。通常发生在巷道底板为层状岩 石，其底鼓机理是底板岩层在平行层理方向的压力作用下， 向底板临空方向饶曲而失稳，底板岩层的分层越薄，巷道宽 度越大，所需的挤压力越小，越易发生饶曲性底鼓； 3 剪切错动性底鼓。主要发生在直接底板。即使是整 体性结构岩层，但在高应力作用下，巷道底板也易遭到剪切 破坏，或者在巷道底角产生很高的剪切应力而引起楔形破 坏； 4 遇水膨胀性底鼓。多发生在矿物成分含蒙脱石的粘 土岩层，膨脓岩是与水发生物理化学反应，引起岩石含水量 随时间而增高且体积发生膨胀的一类岩石，属于易风化和软 化的软弱岩石。工程中遇到的膨胀性岩石有两种一种是化 学转化膨胀岩石，另一种膨胀岩石是指含有强亲水性粘土矿 物的粘士类岩石。它与前述的各类底鼓的主要区别为底鼓 是山底板吸水膨胀引起的，底鼓的机理不同，治理方法也应 有所不同。 2影响巷道底鼓的主要因素 底板软弱、地压、巷道的大小和形状、巷道积水等，都是 影响巷道底鼓的主要因素。巷道开挖使得底板岩层局部和 部分卸载，随即将产生弹性恢复。当应力超过岩层的屈服强 度时，就会产生塑性变形，软岩在应力偏量达到一定数值后 会产生扩容现象，造成岩石体积增加。巷道开挖后，导致底 板岩层局部区域垂直应力降低，水平应力增加，必然引起应 力偏量的增加，因而扩容变形是引起巷道底鼓的一个重要原 因。而浸水后的巷道底板往往产生严重的底鼓，一般表现为 3 个方面 1 底板岩层浸水后，其强度降低，从而史容易破坏。 2 泥质胶结的岩层，浸水后易破碎、泥化、崩解，甚至强 度完全丧失。 3 当底板岩层中含有蒙脱石、伊利石等膨胀性岩层时， 浸水后会产生膨胀性底鼓。因此，巷道积水问题的治理是控 制巷道底鼓的重要环节；巷道底板通常处于敞开不支护状态 是巷道底鼓量大于顶板下沉量的主要因素。尤其是遇水崩 解或膨胀的粘上岩和泥质岩层，底板及时支护和封闭是控制 底鼓的根本措施。 3主要治理措施 研究软岩物理力学性质及底鼓机理的目的在于选择合 理的防治措施。对巷道底鼓的防治总体上可概括为加固法 和卸压法两大类。加固法主要有底板锚杆、底板注浆、封闭 式金属支架、混凝土反拱等；卸压法主要有底板切缝、底板钻 孔、底板松动爆破、两帮切槽、顶部卸压槽等。根据对回采巷 道底板的滑移线场分析，采用锚杆支护加强巷道底鼓及两帮 的岩石强度，不失是为解决底鼓的一种更为有效、经济的好 方法。锚杆防治巷道底鼓是支护加固防治巷道底鼓的方法 之一。锚杆支护作为一种行之有效的支护方式已广泛应用 于煤矿开采等地下工程的维护领域。在适当的条件下，它对 巷道围岩有良好的控制效果。底板锚杆能否有效地控制软 岩巷道底鼓，主要取决予底板岩层性质和底鼓的类型。 综上所述将治理措施总结为以下5 点b 】 1 增加底板的变形阻力。主要措施有砌筑可伸缩件的 混凝土反拱、架设可缩性封闭支架等哺l 。 2 提高底板围岩的强度。使用合格的支护材料、打底 板锚杆、底板注浆加固等。 3 治水防底鼓。正在施工的巷道水比较多．如打眼、 防尘水等。主要措施为哪里有水哪里洽，能排则排，能导则 导，能疏则疏，防止跑、冒、滴、漏等，尽量保证巷道内不积水。 4 加固巷道帮、角控制底鼓。一般沿煤掘进的巷道，两 帮煤层的强度比顶底板低，一般巷道塑性区发生在两帮和角 部，其范围大小对巷道的变形和底鼓的影响最大。所以巷道 开挖后要尽量加固煤帮和角部。通过加固巷道帮、角，减少 巷道两帮破裂围岩压缩下沉所造成的底鼓、体积膨胀量、顶 板的破裂和离层，从而减少巷道底鼓和顶板下沉。 5 加大巷道断面。为了不影响巷道使用，通过以前的 矿压观测资料，设计时在巷道使用断面的基础上考虑巷道最 大变形量 见图1 、图2 。 豳】巷道施做底拱断面图 图2 施做底拱对巷道收敛变形的影响 4结论 由于巷道底鼓的原因各异，因此，防治巷道底鼓的方法 也要根据其成因及矿山的技术经济条件选择相应的防治办 法。木锚杆和钢锚杆是控制巷道底鼓比较有效的抒法。目 前，国内外在预防和处理巷道底鼓方而取得一定的进展，成 功的防治有底板锚杆、底板切缝、加固底板碎石垫层、可伸缩 支撑件的混凝土反拱、底板注浆，以及采用底梁加锚杆和底 板切缝加锚杆等。 参考文献 [ 1 ] 康红件．软岩巷道底鼓机理及防治[ M ] ．北京煤炭工业出版 社。1 9 9 3 ． [ 2 ]曲永新．软岩巷道掘进与支护论文集[ M 】．北京煤炭工业出 版社。1 9 8 6 ． [ 3 ] 姜耀东．软岩巷道底鼓机理及其控制措施的研究[ M ] ．北京中 国矿业大学，1 9 9 3 ． [ 4 】李冲。李德忠．软岩回采巷道底鼓的枧理和防治 i I f ] ．安徽安 徽理工大学资管系。2 0 0 6 ． [ 5 ]苗广东．浅谈巷道底鼓的综合治理【M ] ．新汶矿业集团公司潘 西煤矿。2 0 0 5 ． [ 6 ] 貉玉琦，李峰，高建科．金川二矿1 1 7 8 m 分段巷道底鼓分析与防 - 治【J ] ．2 0 0 5 ． 万方数据 巷道底鼓的防治巷道底鼓的防治 作者赵伟， 许珂， 兰永伟， ZHAO Wei， XU Ke， LAN Yong-wei 作者单位黑龙江科技学院,资源与环境工程学院,哈尔滨,150027 刊名 煤炭技术 英文刊名COAL TECHNOLOGY 年，卷期2007，269 被引用次数1次 参考文献6条参考文献6条 1.康红件 软岩巷道底鼓机理及防治 1993 2.曲永新 软岩巷道掘进与支护论文集 1986 3.姜耀东 软岩巷道底鼓机理及其控制措施的研究 1993 4.李冲.李德忠 软岩回采巷道底鼓的机理和防治 2006 5.苗广东 浅谈巷道底鼓的综合治理 2005 6.骆玉琦.李峰.高建科 金川二矿1178m分段巷道底鼓分析与防治[期刊论文]- 2005 相似文献5条相似文献5条 1.期刊论文 韩国将.张久锋.肖立强 松软破碎岩层巷道底鼓控制技术 -能源技术与管理2010,““2 针对某矿松软破碎巷道底鼓日益突出的问题,分析了巷道自身围岩特性,通过FLAC2D数值计算软件对底板加固前后顶底板移近量、围岩塑性区、拉应 力区发展状况进行了数值模拟和分析,制定了科学合理的底鼓治理方案.现场工业性试验表明,该技术方案科学合理,取得了良好的支护效果和较大经济效 益,对类似条件下巷道维护有一定的参考作用.对于深部软岩支护问题,必须对巷道开放的底板进行治理,在巷道四周形成一个封闭的承载结构,才能从根本 上提高巷道整体的稳定性. 2.期刊论文 张军.尹根成.Zhang Jun.Yin Gencheng 深部巷道底鼓对围岩稳定性的影响 -矿业研究与开发 2007,276 结合新汶矿务局孙村矿深部破碎围岩开拓巷道实际,在对巷道底鼓机理研究的基础上,利用有限差分软件FLAC2D对底板加固前后顶底板移近量、围岩 塑性区、拉应力区发展状况进行了数值模拟和分析.现场观测结果表明,对于深部工程软岩支护问题,在控制顶板和两帮的同时,更需要注重底板的加固,这 样才能保证深部巷道围岩整体的稳定性. 3.期刊论文 刘彦军 联合支护技术在高应力底鼓、变形巷道的应用 -煤炭技术2010,298 随着开采深度的增加,新兴煤矿北部区总回风道出现高应力现象,巷道底鼓,顶板、两帮移近鼍明显增加.该矿通过改进支护工艺,使用了二次组合支护 技术,采用底角锚杆、梯字钢、锚索、U型钢等联合支护技术,成功地控制了巷道底鼓和变形,保证了生产接续,确定了二次组合支护最佳时段.创造了较大 的经济效益,并在深部软岩支护上提供了有利的科学依据. 4.期刊论文 孟庆江.刘喜忠.李国锋 兴安矿深部软岩巷道底鼓控制对策 -煤矿开采2008,134 近年来随着矿井开采深度的不断加大,软岩巷道的大变形、高地压、难支护的工程问题日益严重,底鼓现象已成为软岩巷道围岩变形和破坏的主要特 征与形式之一.通过研究兴安矿四水平空车线软岩巷道底鼓的主要影响因素,提出了一种新型控制底鼓的支护技术--封闭式耦合支护技术.工程实践表明 ,在复杂的软岩支护中,该技术取得了令人满意的效果,能有效控制巷道底鼓. 5.期刊论文 于永光 软岩巷道支护中U型棚及锚杆的改进实践 -山东煤炭科技2010,““2 该文从软岩的特性分析入手,通过对软岩巷道底鼓、锚杆杆体拉断、U型棚折断等矿压显现的原因分析,阐述了软岩巷道的破坏机理,针对现场的问题 ,提出了解决的方法,对软岩支护方案进行了改进,具有一定的借鉴意义. 本文链接 授权使用河南理工大学hnlg，授权号6a18903b-a5f3-415f-980b-9dfb011a27c0 下载时间2010年9月24日