堅(jiān)硬頂板條件下巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

段博

摘要： 在井下作業(yè)的煤礦開采存在著許多的安全隱患，尤其是在巷道掘進(jìn)方面。在井下掘進(jìn)作業(yè)的煤礦開采活動(dòng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏水和瓦斯爆炸等安全事故，在出現(xiàn)這些事故以后，在井下作業(yè)的工人唯一逃生的通道就是井下巷道，而井下巷道的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即加固形式的設(shè)計(jì)是保證巷道暢通的重要條件。文章主要就巷道支護(hù)設(shè)計(jì)的工程測量和觀察兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

Abstract： There are plenty of potential safety hazard in the underground coal mining operation， especially in terms of roadway excavation. Coal mining activities in the underground excavation operation often emerge water leakage and gas explosion accidents. When in those cases， the only escape path of the underground workers is underground roadway， while the supporting structure design of underground roadway namely reinforcement design is an important condition to ensure the smooth. This paper mainly analyzes the engineering measurement and observation of roadway support design.

關(guān)鍵詞： 堅(jiān)硬頂板；巷道支護(hù)；工程設(shè)計(jì)

Key words： tight roof；roadway support；engineering design

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）10-0047-02

0 引言

井下巷道支護(hù)設(shè)計(jì)運(yùn)用最多的就是井下煤礦開采，在我國這方面運(yùn)用的也是十分的廣泛。而在許多煤礦井下煤層頂板都是堅(jiān)硬頂板，在這種情況下巷道的形狀變化就和巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)密切相關(guān)。如果大量的使用頂板支護(hù)材料不但會(huì)增加巷道掘進(jìn)成本，同時(shí)還會(huì)留下許多安全隱患。所以要想在堅(jiān)硬頂板條件下既能夠保證工程的質(zhì)量，同時(shí)又能夠節(jié)約成本，最好的辦法就是對(duì)井下巷道支護(hù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。這就需要許多的工程測量、參數(shù)和實(shí)際觀察資料。

1 從礦井巷道工程觀察內(nèi)容好人方法方面分析

1.1 從巷道本身特征方面分析 通常情況下，一個(gè)完整的煤礦井下巷道包括巷道掘進(jìn)斷面積、巷道高度和巷道寬度以及凈斷面面積。一般情況下，通常都采用鋼架結(jié)構(gòu)支護(hù)方式，這種支護(hù)方式為錨鋼網(wǎng)支護(hù)。在局部使用錨索進(jìn)行支護(hù)固定的方式，然后用鐵絲編織成網(wǎng)狀聯(lián)合支護(hù)。

1.2 從工程觀測內(nèi)容好人方法方面分析

1.2.1 礦井巷道的觀測內(nèi)容主要有變形觀測、巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場實(shí)際負(fù)荷承載量、巷道圍巖的預(yù)應(yīng)力和表面位置移動(dòng)的測量、頂板隔離層的觀測。這些測量觀察結(jié)果都是進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的重要參考和依據(jù)。具體的可以通過表1進(jìn)行更加系統(tǒng)的描述。

1.2.2 現(xiàn)場測量位置的布置和觀測的方法：

①測量位置的選擇，在現(xiàn)場的位置布置過程中，測量位置的間距最好是20米，每個(gè)測量位置布局三個(gè)觀測斷面，之間間距為1米，在每個(gè)觀測斷面的頂部和上下離層部各布置一個(gè)測量點(diǎn)。每個(gè)測量點(diǎn)安裝一個(gè)頂板離層儀和一個(gè)錨索測力計(jì)以及三個(gè)測力錨桿；

②現(xiàn)場的觀察方法，在現(xiàn)場進(jìn)行井下巷道位移測量的時(shí)候一般都是采用三角形的方法進(jìn)行測量，觀察的方法就是測量三個(gè)初始線的基線長度作為每日的現(xiàn)場觀察數(shù)據(jù)。進(jìn)行頂板離層測量要充分的考慮錨桿松動(dòng)的位移范圍和支護(hù)情況，其觀測的現(xiàn)場結(jié)果可以直接讀數(shù)。為了更加了解錨桿的受力荷載情況，就需要測量頂板錨桿的受力大小，這就需要利用測力計(jì)進(jìn)行測量，測力計(jì)的測量結(jié)果可以直接進(jìn)行讀數(shù)。最終采用采集器進(jìn)行現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)的采集。

2 從觀測結(jié)果方面分析

2.1 從觀測結(jié)果的方面分析 在經(jīng)過一定時(shí)間的連續(xù)測量之后搜集了巷道表面位置移動(dòng)的的現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)。頂板最大位移量達(dá)到20毫米，上下離層板變形最大位移量為28mm。這些數(shù)據(jù)可以通過表2進(jìn)行更加直觀的表述。

通過表2數(shù)據(jù)可以知道在巷道掘進(jìn)過程中，當(dāng)測量位置距離為20米左右時(shí)。測量表面的位置移動(dòng)變化特別大，由于此時(shí)處于掘進(jìn)的初始平衡階段，受掘進(jìn)的影響比較明顯。當(dāng)距離為40米左右時(shí)，巷道表面基本穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)距離為60米左右時(shí)井下巷道基本就沒有什么形狀變化了。在堅(jiān)硬頂板的井下巷道中，其上下離層板的變化比頂板的變化更加明顯。通常情況下，巷道的變形主要集中在上下板的部位，會(huì)發(fā)生比較明顯的位移和變形。所以巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)該主要集中在上下離層板部位。因?yàn)檫@樣才能夠適應(yīng)巷道的礦壓顯示節(jié)奏即礦壓變化規(guī)律。

2.2 從頂板離層部位觀測結(jié)果方面分析 在每個(gè)測量位置的頂板都安裝一個(gè)離層儀器用來觀測頂板離層的位移變化情況，最終與三角形方法測得的結(jié)果進(jìn)行比較，從而確定其巷道支護(hù)的穩(wěn)定性。具體的可以通過表3進(jìn)行表示。

通過表3可以很清楚地知道在頂板離層的變化過程中，主要的形狀變化發(fā)生在1.5m以內(nèi)。而在1.5～3m之間的頂板離層變化量只是2mm。在一些部位較淺的地方其變化也比較小。而且與此同時(shí)2號(hào)測量位置的變化也十分的小，這主要是由于頂板巖層的堅(jiān)硬以及得到及時(shí)的支護(hù)。因此，現(xiàn)在運(yùn)用的支護(hù)方式可以有效控制巷道在掘進(jìn)初始階段的形狀變化，從而為井下巷道作業(yè)提供一個(gè)安全穩(wěn)定的場所。

2.3 從錨桿，錨索固定測量點(diǎn)的結(jié)果分析endprint

①首先對(duì)測量的結(jié)果可以用一些簡單的圖形進(jìn)行描述（圖1-3）。

通過圖1-3可以很清楚地知道在巷道掘進(jìn)的初始階段，巷道周圍的預(yù)應(yīng)力有明顯的增加。這主要是由于巷道在開挖的初始階段改變了巖層的應(yīng)力狀況。所以只有通過重新布局才能夠使巖層預(yù)應(yīng)力達(dá)到平衡。在預(yù)應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定時(shí)期以后才能夠充分的改變巖體的受力結(jié)構(gòu)，最終使整個(gè)井下巷道保持穩(wěn)定平衡的狀態(tài)。

②現(xiàn)在運(yùn)用的支護(hù)方式和得到的支護(hù)數(shù)據(jù)都是比較符合實(shí)際的，在實(shí)際過程中能夠發(fā)揮很好的支護(hù)作用。保證井下支護(hù)工程的順利實(shí)施，同時(shí)也能夠?yàn)槟壳暗纳a(chǎn)及后期階段提供可靠的安全保障。但是錨索在支設(shè)維護(hù)的過程中所起的作用甚微，在這方面可以比對(duì)其做進(jìn)一步的改進(jìn)。

③在一些地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的巖層下進(jìn)行支護(hù)工程就必須對(duì)巷道的支護(hù)現(xiàn)場進(jìn)行礦層壓力的檢測，并最終通過合理的方式對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，最終使其保證生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場的安全和穩(wěn)定。

3 從巷道穩(wěn)定性內(nèi)容方面分析

在巷道圍巖的穩(wěn)定性方面，有許多的種類，這些巖層的特性都是在各自不同的地質(zhì)條件下形成的，要想在這樣的地質(zhì)條件下進(jìn)行安全的井下巷道作業(yè)就必須要知道巖層具體有哪些種類。根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同，其地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也有所不同，要在這樣的巖層井下巷道作業(yè)就必須對(duì)其穩(wěn)定性做一個(gè)全面的分析。在選擇測量穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)時(shí)應(yīng)該對(duì)其現(xiàn)場的測量結(jié)果進(jìn)行細(xì)化，即穩(wěn)定性固定承載壓力和移動(dòng)承載壓力的影響。

這種方式可以解決多種情況下突發(fā)的井下巷道安全事故，所以對(duì)巖層的穩(wěn)定性進(jìn)行分析是一個(gè)管理方面的要求，同時(shí)更是一個(gè)工程技術(shù)方面的要求。在目前還不能夠完全解決穩(wěn)定性的情況下，應(yīng)該對(duì)一個(gè)完整的井下巷道工程進(jìn)行全方位的支架維護(hù)，不僅僅是在頂板離層，同時(shí)還應(yīng)該考慮在巷道的左右兩側(cè)進(jìn)行支護(hù)。

4 結(jié)束語

總而言之，在許多情況下我們根本就不可能對(duì)井下巷道進(jìn)行如此繁雜的觀測和分析，在實(shí)際生產(chǎn)生活中需要許多現(xiàn)場靈機(jī)應(yīng)變的措施才能夠保證這些技術(shù)在井下巷道支護(hù)工程中的運(yùn)用。在井下有許多的自然情況，這是測量儀器無法精確測量出來的，所以在進(jìn)行井下巷道支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)一定要對(duì)所設(shè)計(jì)的工程對(duì)象有一個(gè)全面真實(shí)的了解，因此對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行測量的同時(shí)還應(yīng)該把各種意外因素考慮進(jìn)去。

參考文獻(xiàn)：

[1]王琦.深部厚頂煤巷道圍巖破壞控制機(jī)理及新型支護(hù)系統(tǒng)對(duì)比研究[D].山東大學(xué)，2012.

[2]詹平.高應(yīng)力破碎圍巖巷道控制機(jī)理及技術(shù)研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)（北京），2012.

[3]于水，伍永平，曾佑富.堅(jiān)硬頂板巷道礦壓觀測與分析[J].陜西煤炭，2012，02：1-3.

[4]李強(qiáng)，付玉平.堅(jiān)硬頂板條件下回采巷道支護(hù)技術(shù)研究[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2012，16：126-128.

[5]武占星.超前預(yù)裂堅(jiān)硬頂板巷旁無充填留巷技術(shù)研究與應(yīng)用[D].河北工程大學(xué)，2012.

[6]唐和忠，牛勝建.堅(jiān)硬頂板條件下巷道支護(hù)設(shè)計(jì)[J].中國煤炭工業(yè)，2013，05：52-53.endprint

①首先對(duì)測量的結(jié)果可以用一些簡單的圖形進(jìn)行描述（圖1-3）。

通過圖1-3可以很清楚地知道在巷道掘進(jìn)的初始階段，巷道周圍的預(yù)應(yīng)力有明顯的增加。這主要是由于巷道在開挖的初始階段改變了巖層的應(yīng)力狀況。所以只有通過重新布局才能夠使巖層預(yù)應(yīng)力達(dá)到平衡。在預(yù)應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定時(shí)期以后才能夠充分的改變巖體的受力結(jié)構(gòu)，最終使整個(gè)井下巷道保持穩(wěn)定平衡的狀態(tài)。

②現(xiàn)在運(yùn)用的支護(hù)方式和得到的支護(hù)數(shù)據(jù)都是比較符合實(shí)際的，在實(shí)際過程中能夠發(fā)揮很好的支護(hù)作用。保證井下支護(hù)工程的順利實(shí)施，同時(shí)也能夠?yàn)槟壳暗纳a(chǎn)及后期階段提供可靠的安全保障。但是錨索在支設(shè)維護(hù)的過程中所起的作用甚微，在這方面可以比對(duì)其做進(jìn)一步的改進(jìn)。

③在一些地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的巖層下進(jìn)行支護(hù)工程就必須對(duì)巷道的支護(hù)現(xiàn)場進(jìn)行礦層壓力的檢測，并最終通過合理的方式對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，最終使其保證生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場的安全和穩(wěn)定。

3 從巷道穩(wěn)定性內(nèi)容方面分析

在巷道圍巖的穩(wěn)定性方面，有許多的種類，這些巖層的特性都是在各自不同的地質(zhì)條件下形成的，要想在這樣的地質(zhì)條件下進(jìn)行安全的井下巷道作業(yè)就必須要知道巖層具體有哪些種類。根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同，其地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也有所不同，要在這樣的巖層井下巷道作業(yè)就必須對(duì)其穩(wěn)定性做一個(gè)全面的分析。在選擇測量穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)時(shí)應(yīng)該對(duì)其現(xiàn)場的測量結(jié)果進(jìn)行細(xì)化，即穩(wěn)定性固定承載壓力和移動(dòng)承載壓力的影響。

這種方式可以解決多種情況下突發(fā)的井下巷道安全事故，所以對(duì)巖層的穩(wěn)定性進(jìn)行分析是一個(gè)管理方面的要求，同時(shí)更是一個(gè)工程技術(shù)方面的要求。在目前還不能夠完全解決穩(wěn)定性的情況下，應(yīng)該對(duì)一個(gè)完整的井下巷道工程進(jìn)行全方位的支架維護(hù)，不僅僅是在頂板離層，同時(shí)還應(yīng)該考慮在巷道的左右兩側(cè)進(jìn)行支護(hù)。

4 結(jié)束語

總而言之，在許多情況下我們根本就不可能對(duì)井下巷道進(jìn)行如此繁雜的觀測和分析，在實(shí)際生產(chǎn)生活中需要許多現(xiàn)場靈機(jī)應(yīng)變的措施才能夠保證這些技術(shù)在井下巷道支護(hù)工程中的運(yùn)用。在井下有許多的自然情況，這是測量儀器無法精確測量出來的，所以在進(jìn)行井下巷道支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)一定要對(duì)所設(shè)計(jì)的工程對(duì)象有一個(gè)全面真實(shí)的了解，因此對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行測量的同時(shí)還應(yīng)該把各種意外因素考慮進(jìn)去。

參考文獻(xiàn)：

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[2]詹平.高應(yīng)力破碎圍巖巷道控制機(jī)理及技術(shù)研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)（北京），2012.

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[6]唐和忠，牛勝建.堅(jiān)硬頂板條件下巷道支護(hù)設(shè)計(jì)[J].中國煤炭工業(yè)，2013，05：52-53.endprint

①首先對(duì)測量的結(jié)果可以用一些簡單的圖形進(jìn)行描述（圖1-3）。

通過圖1-3可以很清楚地知道在巷道掘進(jìn)的初始階段，巷道周圍的預(yù)應(yīng)力有明顯的增加。這主要是由于巷道在開挖的初始階段改變了巖層的應(yīng)力狀況。所以只有通過重新布局才能夠使巖層預(yù)應(yīng)力達(dá)到平衡。在預(yù)應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定時(shí)期以后才能夠充分的改變巖體的受力結(jié)構(gòu)，最終使整個(gè)井下巷道保持穩(wěn)定平衡的狀態(tài)。

②現(xiàn)在運(yùn)用的支護(hù)方式和得到的支護(hù)數(shù)據(jù)都是比較符合實(shí)際的，在實(shí)際過程中能夠發(fā)揮很好的支護(hù)作用。保證井下支護(hù)工程的順利實(shí)施，同時(shí)也能夠?yàn)槟壳暗纳a(chǎn)及后期階段提供可靠的安全保障。但是錨索在支設(shè)維護(hù)的過程中所起的作用甚微，在這方面可以比對(duì)其做進(jìn)一步的改進(jìn)。

③在一些地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的巖層下進(jìn)行支護(hù)工程就必須對(duì)巷道的支護(hù)現(xiàn)場進(jìn)行礦層壓力的檢測，并最終通過合理的方式對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，最終使其保證生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場的安全和穩(wěn)定。

3 從巷道穩(wěn)定性內(nèi)容方面分析

在巷道圍巖的穩(wěn)定性方面，有許多的種類，這些巖層的特性都是在各自不同的地質(zhì)條件下形成的，要想在這樣的地質(zhì)條件下進(jìn)行安全的井下巷道作業(yè)就必須要知道巖層具體有哪些種類。根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同，其地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也有所不同，要在這樣的巖層井下巷道作業(yè)就必須對(duì)其穩(wěn)定性做一個(gè)全面的分析。在選擇測量穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)時(shí)應(yīng)該對(duì)其現(xiàn)場的測量結(jié)果進(jìn)行細(xì)化，即穩(wěn)定性固定承載壓力和移動(dòng)承載壓力的影響。

這種方式可以解決多種情況下突發(fā)的井下巷道安全事故，所以對(duì)巖層的穩(wěn)定性進(jìn)行分析是一個(gè)管理方面的要求，同時(shí)更是一個(gè)工程技術(shù)方面的要求。在目前還不能夠完全解決穩(wěn)定性的情況下，應(yīng)該對(duì)一個(gè)完整的井下巷道工程進(jìn)行全方位的支架維護(hù)，不僅僅是在頂板離層，同時(shí)還應(yīng)該考慮在巷道的左右兩側(cè)進(jìn)行支護(hù)。

4 結(jié)束語

總而言之，在許多情況下我們根本就不可能對(duì)井下巷道進(jìn)行如此繁雜的觀測和分析，在實(shí)際生產(chǎn)生活中需要許多現(xiàn)場靈機(jī)應(yīng)變的措施才能夠保證這些技術(shù)在井下巷道支護(hù)工程中的運(yùn)用。在井下有許多的自然情況，這是測量儀器無法精確測量出來的，所以在進(jìn)行井下巷道支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)一定要對(duì)所設(shè)計(jì)的工程對(duì)象有一個(gè)全面真實(shí)的了解，因此對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行測量的同時(shí)還應(yīng)該把各種意外因素考慮進(jìn)去。

參考文獻(xiàn)：

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[4]李強(qiáng)，付玉平.堅(jiān)硬頂板條件下回采巷道支護(hù)技術(shù)研究[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2012，16：126-128.

[5]武占星.超前預(yù)裂堅(jiān)硬頂板巷旁無充填留巷技術(shù)研究與應(yīng)用[D].河北工程大學(xué)，2012.

[6]唐和忠，牛勝建.堅(jiān)硬頂板條件下巷道支護(hù)設(shè)計(jì)[J].中國煤炭工業(yè)，2013，05：52-53.endprint