掘進(jìn)巷道支護(hù)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

掘進(jìn)巷道支護(hù)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘要：目前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，礦企為我國發(fā)展做出了很大貢獻(xiàn)。作為采礦工程中最重要的運(yùn)輸通道，巷道的安全性直接決定了工程能否高效順利的進(jìn)行。若工程巷道存在安全隱患，將會(huì)嚴(yán)重威脅到后期采礦工程的順利進(jìn)行，從經(jīng)濟(jì)層面上講，會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失;從安全層面上講，會(huì)危害作業(yè)人員的生命安全。所以，無論從哪個(gè)層面上講，針對采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的研究對于采礦事業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。文章從巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的用途、現(xiàn)階段的發(fā)展程度出發(fā)，分析各方面的技術(shù)要點(diǎn)和施工過程中的注意事項(xiàng)，希望能夠?qū)ξ覈傻V事業(yè)有所幫助。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)巷道;支護(hù)方案;優(yōu)化設(shè)計(jì)

引言

在煤礦開采過程中，巷道的掘進(jìn)與支護(hù)作為煤礦生產(chǎn)中心環(huán)節(jié)，同時(shí)也是關(guān)鍵關(guān)節(jié)，能否保證巷道掘進(jìn)與支護(hù)的質(zhì)量，直接關(guān)系到煤礦的生產(chǎn)效率。但巷道掘進(jìn)與支護(hù)往往容易受到諸多因素所影響，其中主要包括支護(hù)技術(shù)、施工設(shè)備、以及地質(zhì)條件等，而巷道空間主要以周邊煤層與巖體為基礎(chǔ)，通過支護(hù)保護(hù)巷道空間，為煤炭運(yùn)輸與開采提供了重要的保障。

1巷道支護(hù)技術(shù)的相關(guān)概述

巷道支護(hù)技術(shù)又可以細(xì)分為圍巖支護(hù)、圍巖加固以及多元支護(hù)技術(shù)等。其中圍巖支護(hù)主要是通過金屬支架來對巷道圍巖表面進(jìn)行支撐，以此來緩解圍巖變形的壓力，是一種被動(dòng)的支護(hù)方式，也是臨時(shí)的支護(hù)方式。由此可以看出，如果井下掘進(jìn)過程中，長時(shí)間采用圍巖支護(hù)的方式，會(huì)存在著安全隱患。圍巖加固就是通過錨桿錨索鉆孔的方式來對圍巖的內(nèi)部進(jìn)行加固，從而緩解了圍巖的變形時(shí)間，是一種主動(dòng)支護(hù)的方式。而多元支護(hù)技術(shù)是利用多種支護(hù)技術(shù)的綜合體，如錨索+錨桿+錨注的方式，來對圍巖進(jìn)行保護(hù)。因此不同的項(xiàng)目，還可以根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇合適的巷道支護(hù)方式。

2煤礦巷道施工及相關(guān)注意事項(xiàng)

鉆眼爆破法作為巖石巷道中常見的方法，在煤礦開采作業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。對于每層中間的巷道而言，為了保證其作業(yè)質(zhì)量，此時(shí)可選用多臺(tái)煤電鉆展開相應(yīng)的作業(yè)。在相關(guān)作業(yè)過程中，施工單位要合理規(guī)劃設(shè)計(jì)巷道的位置，確保巷道位置的準(zhǔn)確性。并在當(dāng)前工作的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化施工方面的管理，做好施工方案設(shè)計(jì)。在實(shí)際的爆破過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體實(shí)際情況，合理選擇爆破參數(shù)，其中包括鉆孔傾斜、裝藥形式、鉆孔深度等。為了實(shí)現(xiàn)巷道快速掘進(jìn)，則需要合理安排好支護(hù)、裝巖、爆破三個(gè)工序之間的關(guān)系，在煤巷施工過程中，尤其進(jìn)行鉆眼操作時(shí)，必須將其放在特定的高度，引起足夠的重視，并對炮眼之間的距離進(jìn)行嚴(yán)格控制。基于當(dāng)前這種情況下，工程師需要在平面掘進(jìn)施工圖中合理設(shè)計(jì)炮眼及參數(shù)。同時(shí)，炮眼選擇要結(jié)合巷道實(shí)際情況而定。與巖層相比較而言，煤層相對較軟。在掘進(jìn)作業(yè)過程中，一般主要選用單向掏槽方式，但需要引起注意的是掘進(jìn)作業(yè)要結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的實(shí)際情況，合理設(shè)置炮眼的深度。如果巷道斷面較小的情況下，可選擇復(fù)合掏槽式進(jìn)行掘進(jìn)。隨著掘進(jìn)不斷深入，遇見程度較深炮眼的情況下，此時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況而定。如果煤層中間存在較軟的夾層，應(yīng)當(dāng)預(yù)先進(jìn)行在軟煤層進(jìn)行掏槽作業(yè)，并布置3個(gè)傾斜角度處于60°～90°之間的掏槽。如果巷道斷面較小，無需炮眼進(jìn)行輔助作業(yè)。鉆眼爆破法作為煤礦巷道掘進(jìn)重要的方法，在具體作業(yè)過程中發(fā)揮著重要的作用，有助于實(shí)現(xiàn)對煤炭資源的合理開發(fā)利用。同時(shí)，要保證在當(dāng)前過程中，及時(shí)將掘出的煤運(yùn)輸出去。由于裝煤需要消耗大量的勞動(dòng)體力，通常主要運(yùn)用ZMZ型裝煤機(jī)輔助作業(yè)，而ZMZ類型的裝煤機(jī)主要通過履帶式行走的方式運(yùn)輸煤，尤其在礦山狹窄的環(huán)境中，具有一定的靈活性，同時(shí)還具備高效持續(xù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，致使其得到了廣泛的應(yīng)用。

3采礦工程巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

3.1砌碹支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

一般砌碹支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用組成大部分是料石、混凝土砌塊以及鋼筋混凝土等。砌碹支護(hù)技術(shù)大多是應(yīng)用在煤礦巷道施工的早期，其主要的特點(diǎn)是加固性極強(qiáng)，并且技術(shù)應(yīng)用較為簡便，但其應(yīng)用過程中因其屬于被動(dòng)剛性支護(hù)，需要耗費(fèi)大量的人力進(jìn)行，這也就使其施工進(jìn)度較為緩慢，適應(yīng)性也較差，對人力成本和時(shí)間成本要求較大，導(dǎo)致其應(yīng)用范圍受限。

3.2混凝土支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

作為運(yùn)用最廣泛的一種支護(hù)方法，混凝土支護(hù)技術(shù)由于支護(hù)效果良好，廣受施工人員青睞，其技術(shù)要點(diǎn)也備受關(guān)注。第一，不能隨意決定混泥土設(shè)備的位置，需要綜合各種因素進(jìn)行考量，保證設(shè)備布置的合理性。第二，施工過程中，施工人員應(yīng)該在設(shè)計(jì)圖的指導(dǎo)下安裝相關(guān)構(gòu)件，切忌融入過多個(gè)人想法，施工作業(yè)必須完全滿足施工規(guī)定和設(shè)計(jì)要求，細(xì)節(jié)部分更要多加注意。第三，金屬網(wǎng)的強(qiáng)度也應(yīng)該成為施工人員關(guān)注的重點(diǎn)，其對最終的支護(hù)效果影響重大。

3.3錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用分析

通常情況下，所謂的錨桿支護(hù)主要對破碎的圍巖進(jìn)行加強(qiáng)，通過錨桿支護(hù)技術(shù)可以更好的對圍巖上出現(xiàn)的破碎帶、裂紋進(jìn)行更好的控制。尤其當(dāng)錨桿支護(hù)采用以后，極大的保證了支護(hù)區(qū)圍巖的完成性，同時(shí)煤礦巷道穩(wěn)定性也得到了有效的保證。此外通過錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，使得圍巖周圍應(yīng)力轉(zhuǎn)移到圍巖深部，在一定程度上有助于分散巷道周圍的應(yīng)力。在面對軟巖回采巷道時(shí)，此時(shí)為了保證實(shí)際的支護(hù)效果，此時(shí)需要選擇多種方式聯(lián)合進(jìn)行支護(hù)。具體主要體現(xiàn)在以下方面內(nèi)容：其一，運(yùn)用支護(hù)網(wǎng)強(qiáng)化巷道圍巖，同時(shí)可選用組合梁連接錨桿對那些較為薄弱的地方進(jìn)行支護(hù)。通過當(dāng)前這種支護(hù)方式的運(yùn)用，使得巷道圍巖剛度得到了保障，對巷道周圍破碎區(qū)很好的控制。其二，為了實(shí)現(xiàn)支護(hù)效果的最優(yōu)化，通常情況下可以進(jìn)行二次支護(hù)，以此來對巷道進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。在實(shí)際的支護(hù)過程中，一般情況下可以選用一定的柔性支護(hù)，通過當(dāng)前這種設(shè)計(jì)方式，可以保證圍巖發(fā)生破裂的情況下，有助于在最短的時(shí)間內(nèi)將圍巖破裂產(chǎn)生的能量進(jìn)行釋放，進(jìn)而降低安全事故發(fā)生的幾率，不僅可以保證相關(guān)作業(yè)人員的安全，同時(shí)也降低了對煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，保證煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)。

為最大程度化發(fā)揮錨桿支護(hù)作用，則需要在巷道支護(hù)過程中，嚴(yán)格控制好錨桿配件的質(zhì)量。當(dāng)圍巖應(yīng)力較大的情況下，此時(shí)可利用專業(yè)的錨桿螺母代替普通的錨桿螺母。通過當(dāng)前這種設(shè)計(jì)方式，可以保證錨桿支護(hù)效果的最大化。在具體的應(yīng)用過程中，為了避免錨桿的托板因受力過大而造成變形破壞，則需要注重提升錨桿支護(hù)效果，具體主要通過對錨桿托板進(jìn)行加厚處理實(shí)現(xiàn)。當(dāng)錨桿支護(hù)結(jié)束后，根據(jù)具體支護(hù)的需要，應(yīng)當(dāng)對錨桿支護(hù)效果進(jìn)行檢驗(yàn)，在實(shí)際的檢驗(yàn)過程中，相關(guān)技術(shù)人員要注重動(dòng)態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)要嚴(yán)格按照檢驗(yàn)流程進(jìn)行操作，主要對錨桿受力狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測?？梢约皶r(shí)發(fā)現(xiàn)錨桿支護(hù)過程中存在的問題，同時(shí)根據(jù)實(shí)際監(jiān)測的結(jié)果，有針對性量作出相應(yīng)的改進(jìn)。錨桿支護(hù)失效在支護(hù)過程中較為常見，為了避免更多的錨桿失效，則需要采取有效的補(bǔ)救措施。

結(jié)語

隨著市場的需求和工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，煤礦產(chǎn)業(yè)的開采深度與開采量也在不斷的提高。深度的增加和產(chǎn)量的提升也為煤礦生產(chǎn)施工帶來了更多的挑戰(zhàn)，特別是巷道掘進(jìn)施工和支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用需求以及應(yīng)用難度也越來越大。同時(shí)煤礦巷道掘進(jìn)施工與支護(hù)技術(shù)所受環(huán)境因素、地質(zhì)條