矿压分析在巷道掘进中的应用.pdf

水 力 采 煤 与 管 道 运 输 弟 1期 矿 压 分析在巷道掘 进 中的应 用 王合豹张宏军程政郭松涛赵宝伟 郑蝶 集 田公 司告 成 煤 矿 河 南 登 封 4 5 2 4 7 7 [ 摘要] 通过对掘进巷道所处不同围岩性质遭 到破坏时显现 的不同压力的分析认 为 在巷道 设计 及掘 进过 程 中， 合理 选择 巷道 断 面形状 、 尺 寸 、 位置 、 支 护 形式 等 ， 既可 有效 预 防巷 道 失穗 ， 减 轻矿 压 的危 害， 又可使 巷道 保护 、 支护 、 维修 费用降低 到最低程 度 ， 确 保安 全 生产 。 [ 关键词] 矿山压力 分析 应用 [ 中图分类号] T D3 2 2 [ 文献标识码] B[ 文章编号] 1 0 0 6 0 8 9 8 2 0 0 6 0 1 0 0 3 0 0 2 l 矿压 的认 识及分 析 在 实 际 生产 中 ， 通过 矿 山压 力的 分 析 ， 认识 到 围岩压力是由于原岩应力平衡在采掘过程中受到破 坏， 在建立新的平衡时产生的。 由于掘进巷道所处的 位置不同， 巷道围岩性质就不同 ， 在同一位置备方而 围岩性质也不尽相同， 在巷道掘进过程中 ， 围岩受到 破坏和变形程度不一样 ， 其显现出来的压力就不同 ， 强度好的围岩 ， 抵抗破坏及变形能力强， 破坏程度 及 变形程度小， 其显现出来的压力也小 ， 反之则相反 因此， 有的表现侧压大， 有 的表现为顶压大， 有 的表 现为底压大 ， 有的表现为四周压力都大， 有的表现为 给定变形状态。 根据以上不同的压力形式 ， 在掘进巷 道的设计和施工过程中 ， 采取不同的支护形式来控 制压力， 改善围岩的稳定性和控制围岩运动的发 展 速度， 以维护安全的工作空间， 进行安全生产 。 从告成矿掘进巷道来看， 其压力显现比较明显 地表现在煤巷掘进过程中， 由于受井 田范围内滑动 构造的影响 ， 煤层厚薄不均， 构造较多， 施工 中顶板 破碎 ， 易冒落 ， 支架架设一个星期后开 始变形 ， 主要 表现为 棚子压旋 ， 棚梁压弯、 压翻， 梁压崩 、 两侧棚 腿 内移、 弯曲 2 矿压分析在巷道掘进 中的运用 2 ． 1 合理地选择巷道断面的尺寸及形状 在满足行人 、 运输、 通风的前提下， 以及根据巷 道的用途、 服务年限来合理选择巷道断面尺寸。 巷道 断面尺寸应尽可能小 ， 因为在巷道掘进过程中 ， 围岩 破坏范围一般 为断而尺寸的 5 ～7倍 ， 断面尺寸小就 减少围岩的破坏 ， 从而降低巷道围岩压力， 减少巷道 3 0 维护量 ， 所 以巷道断面该大要大 ， 该小要小。 如 该矿 施 工 顶 板 瓦 斯 排 放 巷 时 ， 就 选 择 梁 长 腿 长 一2 m 2 n l 梯 形工字钢断而 ， 以减小 围岩压力， 减小巷道 维护量。 在煤巷掘进过程 中， 巷道断面选择梁长 腿 长 一2 ． 6 m2 ． 8 m梯形工字钢断而。 常用的巷道断面形状有 拱形 、 梯形、 矩形 ， 在特 殊 的情 况下 ， 也有 采 用 不规 则形 状 ， 如 拱形 反 拱 和圆 形断而 。生产实践证 明， 应根据巷道所处围岩性质、 巷道服 务年限、 巷道用途以及支护方式诸 因素合理 选择巷道断而的形状。 在顶压侧压都不大的情况下， 可选择矩形断而 ； 有侧压时采用梯形巷道 ； 当巷道服 务年限大， 顶压 侧压都有 ， 并可能逐渐加大时 ， 采 用 拱形巷 道断而形状 ； 当有底压 时， 因受到 采动 的影 响 ， 巷道有底膨现象 ， 采 用反拱或在巷道底板 加钢筋 混 凝土 底 梁的 办法 。 2 ． 2 合理地选择巷道布置位置 2 ． 2 ． 1 巷道应尽可能布最在坚硬而稳定的岩层中 ， 因为坚 硬而稳定的围岩其 强度 比其它 岩石要好 得 多． 其要受采动影响时变形量小 ， 显现的压力也相对 较小 ， 这样有利于巷道的支护和维 护 在半煤岩巷道 掘进工作中 ， 必须认 真选择在巷道 断而 内的凿岩位 置 ， 即挑顶 、 卧底或顶兼卧底 ， 凿岩位置根据煤层倾 角、 顶底板岩来确定 。 2 ． 2 ． 2 巷道应避开围岩承压带 。 为 了摸清因受采动 影响对围岩压力的变化规律 ， 送巷时 ， 分别实施 3类 进巷 方 式 。 1 大煤柱 2 ～2 5 m 送巷 在 1 3 0 4 1进 风顺槽施工 中， 由于相邻 的 1 3 0 3 1 工 作 而 回风 顺 槽 在送 巷 时遇 一 顺 巷 断 层 ， 为避 开 断 层 ， l 3 0 3 l回风顺槽不得不改变方 向， 造成 1 3 0 4 1进 维普资讯 矿 压 分 析在 巷 道掘 进 中的 应 用 第 1期 风顺槽施工时 ， 其问形成三角煤柱。1 3 0 4 1 进风顺槽 与 1 3 0 3 1 的采空区之间下段煤柱保持 2 IT I 左右 ， 送 巷 时压 力不 大 。中上段 煤 柱 为 2 ～ 2 5 I T I 如 图 1所 示 ， 该段巷道施工时， 顶板难于控制 ， 压力大且不均 衡 ， 支架变形量 大， 柱腿 回蜷 严重， 呈倒 梯形 ， 梁压 弯、 压扭、 掉爪较多。掘进期间多次整修支架、 卧底、 提巷， 维护量非常大 ， 而且煤巷中瓦斯含量高 ， 经常 超 限 。 l 3O4l ＼ ／ ／鳖凰 l 3O4] 图 1 1 3 0 3 1 采空区与 1 3 0 4 1进风顺槽的煤柱关系 表 1 2 小煤 柱 2 m 送 巷 1 3 0 4 1回风 J 顷槽 与 相 邻 的 l 3 0 5 1采 空 区之 间 ， 1 3 0 6 1进 风 顺 槽 与 其 相 邻 的 1 3 0 5 1采 空 区 之 间 ， 1 3 0 6 1回风顺 槽 与 相 邻 的 1 3 0 7 1采 空 区 之 间 留设 宽 度均为 2 IT I ， 在掘进过程 中只对局 部压 力较 大地段 进 行 了扩修 ， 其 它 地段 只进 行 了蹬腿 、 卸 压 等简 单维 护 3 无 煤柱 1 m 送 巷 1 3 1 0 1进 风 顺 槽 与 相 邻 邦 的 1 3 l 1 1采 空 区 之 间， 1 3 1 0 1回风顺槽 与相邻邦的 1 3 0 9 1采空区之 间 留设煤 柱 宽度 均 1 IT I 。送 巷 过 程 中 ， 除 跨老 巷段 有 个别支架被压 弯外 ， 其余 巷道支 架完好 ， 巷 道贯通 后 ， 即可布置工作面。表 1 为各条巷道掘进时 ， 其煤 柱 留设情况及巷道变形情况。 从 表 ll ，J 以看 出 ， 在 采 空 区 一 侧 沿 老巷 旁 掘 进 即无煤柱送巷 时巷道支架压力较小， 变形量小 ， 维 修工程量小 ， 掘进速度快 。 其优点是能有效地提高资 源回收率， 掘进时 ， 煤层中瓦斯含量较小。缺点是老 空侧易窜矸 ， 巷道两侧受压不均衡 ， 支架易产生侧向 位移 ， 老空有水时易透水 ， 空帮处易漏风 。 1 百 亘 o 5 1 O 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 O 4 5 d { ml 2 煤柱 宽度 与巷道变形 量关系曲线 3结论 通过 对 1 3 0 4 1 、 l 3 0 6 1 、 l 3 1 0 1 工 作 面沿 空送 巷 时 留设煤柱宽 度与巷道变形关 系 如 图 2所 示 的 比 较 、 分析 ， 认 为无 煤 柱沿 空送 巷 是适 合 告 成煤 矿 实际 情 况的 最佳送 巷 方式 。 [ 作者简介] 王 合豹 1 9 6 4 一 ， 男， 河 南新密 人， 郜煤 集团公 司告成 煤矿 工程 师 ， 毕 业 于 焦 作 矿 业 学 院 。 [ 收槁 日期] 2 0 O 5 一 l O 一 2 7 上接第 5 0页 求严求高” 的工作理念 ， 使洗煤厂步入正规化、 规范 化和科学化管理轨道 ， 确保洗煤效益目标顺利实现 [ 作者简介] 离福 田 1 9 6 6 一 。 男． 开凛 精煤 集团公 司吕家坨矿 业分公 司财 务 部 会 计 师 ， 2 0 0 5年 毕 业 于 中 国矿 业 大 学会 计 本 科 。 [ 收摘 E l 期] 2 0 0 5 1 2 1 2 3l 维普资讯