如何對(duì)煤礦開(kāi)采過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)

王立順

摘 要 煤炭作為我國(guó)重要的能源，隨著社會(huì)的快速發(fā)展對(duì)能源的需求也越來(lái)越大。煤礦也隨著開(kāi)采強(qiáng)度的不斷加大，其開(kāi)采的深度也在不斷增加。煤礦開(kāi)采深度的不斷加大，對(duì)于煤炭的支護(hù)提出了更高的要求。通過(guò)對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，能夠有效的保證巷道的強(qiáng)度和安全，對(duì)于煤礦開(kāi)采的順利進(jìn)行具有重要的意義。

關(guān)鍵詞 煤礦開(kāi)采；各項(xiàng)參數(shù)；合理設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TD802 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）06-0170-01

在煤礦的開(kāi)采過(guò)程中，巷道支護(hù)技術(shù)是其中關(guān)鍵的技術(shù)，設(shè)計(jì)合理、安全有效的巷道支護(hù)是保證煤礦開(kāi)采的基本條件。在巷道支護(hù)的設(shè)計(jì)中，有多種方法可以選擇，不同的方法具有各種的優(yōu)點(diǎn)。錨桿支護(hù)在巷道的支護(hù)中逐漸發(fā)揮了重要的作用，同時(shí)也提高了錨桿的設(shè)計(jì)方法。

1 煤礦支護(hù)技術(shù)難度及參數(shù)設(shè)計(jì)重要性

煤礦開(kāi)采深度的增加，增加了煤礦開(kāi)采環(huán)境的復(fù)雜性，在開(kāi)采之前需要根據(jù)勘探的數(shù)據(jù)加強(qiáng)對(duì)支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)。通過(guò)加強(qiáng)支護(hù)設(shè)計(jì)，能夠有效的保證煤礦高地溫、高地應(yīng)力等因素的干擾。同時(shí)增強(qiáng)煤礦支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)，還能夠有效的防止煤礦瓦斯突出以及突水等事故的發(fā)生，保證了煤礦開(kāi)采的安全。隨著煤礦開(kāi)采深度的不斷增加，在巷道工程中的地應(yīng)力也不斷的變大，特別是在一些地質(zhì)構(gòu)造比較薄弱的區(qū)域，其殘余構(gòu)造應(yīng)力也更大。這些地質(zhì)條件的存在都增加了巷道圍巖的破壞程度，增加了巷道支護(hù)的難度。

在煤礦巷道的支護(hù)技術(shù)上，經(jīng)歷了早期的木支護(hù)、型鋼支護(hù)以及現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的錨桿支護(hù)，根據(jù)研究和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)錨桿支護(hù)具有經(jīng)濟(jì)有效的優(yōu)點(diǎn)。和其他支護(hù)技術(shù)相比，錨桿支護(hù)能夠有效的滿足巷道支護(hù)的要求，同時(shí)也降低了巷道的支護(hù)成本，對(duì)于降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度具有重要的幫助。同時(shí)錨桿支護(hù)也簡(jiǎn)化了端頭支護(hù)和超前支護(hù)工藝，實(shí)現(xiàn)了煤礦開(kāi)采的安全生產(chǎn)，對(duì)于提高煤炭的開(kāi)采效率和產(chǎn)量提供了技術(shù)條件。同時(shí)錨桿支護(hù)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的煤礦開(kāi)采中得到了普遍的應(yīng)用，對(duì)于實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采的高產(chǎn)具有重要的支持。錨桿支護(hù)還能夠和其他的支護(hù)方式聯(lián)合起來(lái)，不僅增加了巷道表面的作用力，同時(shí)也增加了巷道圍巖的內(nèi)部作用力。

2 煤礦開(kāi)采支護(hù)技術(shù)參數(shù)的合理設(shè)計(jì)

在巷道軟巖的防護(hù)中，由于其本身具有比較大的變形特性，所以決定了軟巖巷道支護(hù)技術(shù)的復(fù)雜性，同時(shí)也決定了錨桿支護(hù)過(guò)程中參數(shù)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。利用單一的支護(hù)方式往往很難取得良好的支護(hù)效果，所以在巷道工程的支護(hù)中逐漸出現(xiàn)了由單一的支護(hù)形式而發(fā)展為聯(lián)合支護(hù)的形式。這種支護(hù)形式能夠充分的利用各種支護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，保證了巷道圍巖的初期穩(wěn)定。

在錨桿支護(hù)理論中有多種方法可以選擇，主要由組合梁技術(shù)、懸吊技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)公式等，不同的理論方法也具有不同的特點(diǎn)。不同的理論方法計(jì)算出的支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)不同，而且其適用條件也不同，這和地質(zhì)條件以及圍巖的條件具有密切的關(guān)系。懸吊理論是通過(guò)錨桿將下部比較軟弱的巖層吊掛在上部比較穩(wěn)定的巖層上，錨桿的荷載為下部巖層的重量。通過(guò)控制和減少巖層的離層和下沉，從而保持了頂板的穩(wěn)定。組合梁是在軟薄層巖石中，通過(guò)錨桿的預(yù)拉應(yīng)力，將疊合梁的各薄層壓緊，從而提高巖層的承載力。三角拱是在由于被裂縫所切割的塊狀圍巖中通過(guò)錨桿將危石懸吊起來(lái)，并且壓緊，從而形成一種和兩絞拱類似的結(jié)構(gòu)。這種處理技術(shù)不僅阻止了巖塊的掉落，而且也提高了圍巖的承載能力。經(jīng)驗(yàn)公式主要是根據(jù)觀測(cè)的結(jié)果和錨桿使用的經(jīng)驗(yàn)，而得到的公式。

在錨桿支護(hù)中產(chǎn)生了不同的支護(hù)方法和理論，它們?yōu)橹ёo(hù)的參數(shù)設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。為了有效的確定錨桿之間的距離，保證錨桿良好的支撐和控制作用，應(yīng)當(dāng)做好對(duì)錨桿的設(shè)計(jì)。在巷道的壁面和中性點(diǎn)之間的錨桿上對(duì)圍巖的約束和控制是有一定的限度，為了能夠有效的防止圍巖發(fā)生變形，防止圍巖出現(xiàn)松動(dòng)等地質(zhì)破壞的現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)對(duì)錨桿距離進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。為了合理的確定錨桿之間的距離，應(yīng)當(dāng)根據(jù)錨桿中性點(diǎn)可能是圍巖約束區(qū)域出現(xiàn)的最大應(yīng)力頂點(diǎn)的思想，利用數(shù)學(xué)方法來(lái)計(jì)算相應(yīng)的間距。假設(shè)某錨桿的中性點(diǎn)為n，其半徑為p，過(guò)n點(diǎn)和圍巖相交于點(diǎn)A、C，其示意圖如下所示，那么剪切滑移體AnC就是錨桿約束的圍巖去最容易出現(xiàn)的最大剪切滑移體。實(shí)際的錨桿間距參數(shù)設(shè)計(jì)中，根據(jù)實(shí)際施工的經(jīng)驗(yàn)，錨桿間距一般應(yīng)當(dāng)小于錨桿長(zhǎng)度的1/2。當(dāng)其計(jì)算值大于錨桿長(zhǎng)度的1/2時(shí)，可以按照其錨桿長(zhǎng)度的1/2來(lái)作為錨桿的間距和排拒。

在噴層厚度的設(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)以發(fā)揮支護(hù)的性能作為基本的出發(fā)點(diǎn)，噴層支護(hù)能夠有效的提高圍巖的穩(wěn)定性，對(duì)于巷道支護(hù)具有重要的意義。這樣不僅有效的降低圍巖的壓力，而且還能夠保證噴層的穩(wěn)定。在噴層厚度的施工中可以一次完成，也可以分為多次完成，但是不管是初次還是多次其總厚度都不能超過(guò)一定的限度。根據(jù)設(shè)計(jì)和施工的經(jīng)驗(yàn)，噴層的初始厚度一般在50 mm～100 mm之間，噴層的總厚度應(yīng)當(dāng)在100 mm～200 mm之間。當(dāng)巷道面比較大的時(shí)候可以適當(dāng)?shù)脑黾訃妼拥暮穸?，?duì)于地質(zhì)比較軟弱的破碎巖層其最小厚度為100 mm，一般最小厚度為50 mm。

3 結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)煤礦的開(kāi)采過(guò)程中，需要進(jìn)行地下開(kāi)采，露天煤礦資源比較少。在地下開(kāi)采過(guò)程中需要對(duì)巷道進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證巷道的暢通和穩(wěn)定。特別是隨著煤礦開(kāi)采深度的不斷加深，以及開(kāi)采強(qiáng)度的不斷加大，再加上復(fù)雜的地質(zhì)條件的影響，對(duì)于煤礦巷道參數(shù)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，因此加強(qiáng)對(duì)煤礦開(kāi)采過(guò)程中的巷道參數(shù)設(shè)計(jì)研究是非常有必要的。同時(shí)由于實(shí)際情況的復(fù)雜性，為了提高參數(shù)設(shè)計(jì)的應(yīng)用效果，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)參數(shù)進(jìn)行模擬，然后選擇合適的設(shè)計(jì)方法。

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