在小窯破壞區(qū)下有效提高掘進(jìn)效率的方案分析

（山西蘭花沁裕煤礦有限公司 山西 048000）

1.小煤窯破壞區(qū)范圍及特點(diǎn)

在煤礦事故中，如何有效解決五大災(zāi)害一直是一個(gè)難題。尤其是舊空氣泛濫。在煤礦開采的發(fā)展過程中，許多地區(qū)都受到小窯的破壞，并且小窯具有強(qiáng)大的跨層和跨界開采能力。發(fā)生混亂和計(jì)劃外的采礦現(xiàn)象，破壞的范圍廣泛。它對(duì)機(jī)械化安全采礦業(yè)務(wù)產(chǎn)生了巨大影響。特別是在開挖和建造小煤窯的過程中產(chǎn)生的廢水沒有排干，用于處理礦井水的存儲(chǔ)點(diǎn)被重新安置，小窯的井筒未緊密關(guān)閉，并且產(chǎn)生了許多水滴，因此小窯破壞區(qū)周圍有大量的空白空間，大量積水。在掘進(jìn)過程中，小型煤爐的一些不確定性成為限制掘進(jìn)效率的最重要的和主要的因素。

2.在小窯破壞區(qū)中掘進(jìn)時(shí)采取放水策略

在隧道施工中，牢固貫徹“開挖前勘探”的原則，嚴(yán)格按照水利排水設(shè)計(jì)進(jìn)行開挖，將長(zhǎng)，短開挖方法和物探方法結(jié)合在一個(gè)工作面上。我們需要一起探索，對(duì)工作面進(jìn)行聯(lián)合探測(cè)。表1是在礦區(qū)中按照《煤礦安全規(guī)程》第三百七十一條規(guī)定及《山西省煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化》等相關(guān)規(guī)定，結(jié)合已揭露小煤窯破壞區(qū)（主要破壞9#煤）的實(shí)際情況而訂的探放水設(shè)計(jì)方案[1]。

表1 巷道斷面特征

3.煤礦巷道掘進(jìn)先進(jìn)勘探技術(shù)的應(yīng)用

煤礦隧洞需要科學(xué)的控制模式和先進(jìn)的地質(zhì)勘探技術(shù)，以確保勘探結(jié)果的準(zhǔn)確性。根據(jù)煤礦地質(zhì)勘探的現(xiàn)狀，有必要應(yīng)用一種綜合的3D地震勘探技術(shù)。將3D地震勘探技術(shù)應(yīng)用于煤礦隧道的地質(zhì)勘探時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）反映3D地質(zhì)勘探主觀性并確保勘探取得預(yù)期效果的目的。增加鉆井方法。（2）有效整合實(shí)際煤礦在生產(chǎn)計(jì)劃中，提供至少5m的煤，以便在規(guī)劃礦區(qū)之前有效地應(yīng)用3D地震勘探技術(shù)[2]。為了實(shí)現(xiàn)至少70%的探測(cè)精度，需要進(jìn)行面積檢測(cè)以及塌陷柱的檢測(cè)和至少30m的下落缺陷的檢測(cè)。為了確保隧道的穩(wěn)定性和安全性，我們必須通知有關(guān)隧道施工的信息。

當(dāng)前，中國道路鉆機(jī)的質(zhì)量相對(duì)較低，這是影響中國道路鉆機(jī)發(fā)展的重要因素。因此，要根據(jù)中國的實(shí)際公路開挖情況，開發(fā)專業(yè)的人力資源，增強(qiáng)專業(yè)的技能，迅速引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的概念，并將國外土地的概念與中國的情況結(jié)合起來。需要指導(dǎo)和提高獨(dú)立研究，開發(fā)和創(chuàng)新技能。我國已經(jīng)開發(fā)了足夠的設(shè)備來提高道路開挖效率，還可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)口先進(jìn)的國外設(shè)備。還需要升級(jí)現(xiàn)有設(shè)備，提高設(shè)備質(zhì)量，減少錯(cuò)誤發(fā)生并確保設(shè)計(jì)流暢。

4.施工探巷前后掘進(jìn)效率

負(fù)載頭必須在空中裝有可靠的臨時(shí)支撐裝置。目前，礦區(qū)需要配備臨時(shí)的空中支援設(shè)備。改進(jìn)的礦區(qū)雙槽操縱桿也更加有效。一種新型的擰緊裝置提供了具有大橫截面的工作平臺(tái)。還提供了高水平的臨時(shí)支持，提高了安全系數(shù)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并提高了鉆井性能。也可以創(chuàng)建排水孔和水檢測(cè)孔以提高性能。巖石隧道的建設(shè)通過研究和示范確定了最終的設(shè)備選擇：重型巖石隧道的鉆機(jī)，液壓鎖定隧道的鉆線，自制挖掘機(jī)，小型盾構(gòu)機(jī)。保護(hù)機(jī)電設(shè)備包括履行部門和團(tuán)隊(duì)的職責(zé)，以確保設(shè)備正常運(yùn)行，及時(shí)供電，供水和供氣以及及時(shí)交付備件。需要許多有效的方法和系統(tǒng)，加強(qiáng)瓦斯研究，創(chuàng)建防雷層，使用公里鉆排空模塊，適當(dāng)確定內(nèi)部瓦斯警報(bào)級(jí)別，并尋找適用于礦山和面板的四合一檢測(cè)指標(biāo)，并在正常礦井和面板之間取得真正的平衡。通過優(yōu)化開挖地點(diǎn)的布局與街道開挖之間的關(guān)系，在開挖之前先對(duì)帶材進(jìn)行積極的預(yù)排水，可鼓勵(lì)在街道的兩側(cè)開挖，開挖時(shí)沿街道形成儲(chǔ)氣區(qū)，它可溶解釋放的氣體量。首先開采時(shí)進(jìn)行挖掘，泵送，鉆孔。使用這項(xiàng)技術(shù)來跟蹤道路兩側(cè)的隧道表面。為了減少沿道路的氣體排放，應(yīng)及時(shí)在道路兩側(cè)放置碎石，以排出深層氣體。

(1)斷面形狀及支護(hù)設(shè)計(jì)論證

為解決“穿空”巷道支護(hù)問題，應(yīng)對(duì)“地壓”概念進(jìn)行分析為了解決“通f”問題，我們需要分析“地壓”的概念?？偟膩碚f，地壓現(xiàn)象，包括原始巖石對(duì)周圍巖石孔隙的飽和，已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間。當(dāng)在采空區(qū)施加力時(shí)，部分圍巖作用在另一部分圍巖上。從狹義上講，地面壓力僅是指周圍巖石施加在支撐上的力。由于存在地面壓力，因此會(huì)發(fā)生故障。螺栓支撐是一種主動(dòng)支撐方法。支撐螺栓在一個(gè)公共存儲(chǔ)單元中形成圍巖，有效地支撐巷道周圍的巖石并提供采礦空間。

打開一個(gè)小熔爐會(huì)損壞煤層，并使上層退化，部分塌陷原始的道路頂板，與各層分開并破壞周圍的巖石。根據(jù)機(jī)械分析，當(dāng)損壞的圍石撞擊支撐件時(shí)，一側(cè)的壓力通常不會(huì)增加，并且頂部的壓力通常過高?？紤]到矩形和梯形截面主要用于拆除頂部和側(cè)面壓力低且維護(hù)時(shí)間短的隧道和洞室，我們選擇了半圓形拱形或三中心拱形截面。

其中，半圓弧主要用于高頂壓，低側(cè)壓且無底鼓的道路。與半圓形拱形相比，與拱頂相對(duì)的三個(gè)中央拱形的耐壓性較小，但截面利用率較高。在對(duì)這兩個(gè)斷面的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行徹底分析之后，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)的道路具有半圓形的拱形斷面，以充分展示金庫的高壓特性。開采和損壞的區(qū)域會(huì)自然壓縮一段時(shí)間，但長(zhǎng)期存在地下空洞，分離，裂縫，洞穴區(qū)域欠壓縮和采礦產(chǎn)生的孔隙飽和現(xiàn)象。當(dāng)在采空區(qū)上進(jìn)行道路開挖和其他工程時(shí)，原始的相對(duì)平衡被破壞，采空區(qū)“被激活”。螺栓支撐是一個(gè)主動(dòng)梁系統(tǒng)，支撐理論主要包括懸架，復(fù)合梁和加固理論。周圍的巖石主要由螺栓組成，并形成一個(gè)共用的存儲(chǔ)單元，可以根據(jù)礦山的實(shí)際情況有效地支撐道路周圍的巖石。頂板和頂板沒有完全分開或在某些區(qū)域沒有掉落。螺栓不能有效地為周圍的巖石提供共同的支撐。

螺釘支撐方案不可行?？紤]對(duì)金屬的可收縮支撐。即，在U型鋼棚與屋頂之間的U型鋼棚接合處填充有背板，并添加了附加的壓射板。這可以使接頭緊密填充，從而改善鋼棚與周圍巖石的相互作用，并最大程度地增加U型鋼棚拱的支撐作用。在超壓較高的區(qū)域，可以將U型小屋的地板橫梁埋入U(xiǎn)型小屋的地板中，以防止U型小屋的支腿縮回或變形。地板梁由圓形或方形木材制成，具體取決于道路的寬度。U型小屋和地板橫梁形成整體，增加了支撐小屋支腿強(qiáng)度的面積，并有效防止了小屋支腿被擠壓在一起或向后拉。另外，可以將其噴灑成整體形成多個(gè)U型小屋，這對(duì)于防止局部小屋的腿在壓力下變形是有效的。經(jīng)過大量分析比較的結(jié)果，斷面形狀確定為半圓拱形或三中心拱形斷面，支撐方式為U型小屋，并增加了引水通道。

(2)巷道布置方案研究

根據(jù)隧道設(shè)備的規(guī)格，隧道的使用，安裝要求以及截面優(yōu)化和降低成本的要求，采礦隧道的凈高度為2.8m。沿道路行駛時(shí)，煤層的厚度大于道路的設(shè)計(jì)高度。因此，在調(diào)試煤層的屋頂或地板時(shí)，需確定街道計(jì)劃。因此，在第一個(gè)礦井中，我們選擇地下車道作為測(cè)試道路，測(cè)試長(zhǎng)度為60m。沿兩個(gè)煤頂挖一個(gè)隧道。開挖試驗(yàn)路后，柔軟的煤層阻止了U型小屋的支腿掉落在堅(jiān)固的地面上，導(dǎo)致小屋的支腿明顯后退，推動(dòng)了屋頂和兩側(cè)，成為U型。經(jīng)過全面分析，再?zèng)Q定沿底板進(jìn)行挖掘。

(3)掘進(jìn)方式研究

由于破壞工作對(duì)周圍的巖石造成巨大破壞，難以拆除軟煤層和塌陷的頂板的上部，并且頂板易于局部塌陷。因此，我們選擇了綜合挖掘方法。使用全開挖和一次性的掘進(jìn)方法開始使用全機(jī)械式礦用挖掘機(jī)進(jìn)行切割，施工進(jìn)度很困難，頂板和前煤壁會(huì)倒塌，破碎的頂板會(huì)再次倒塌。它會(huì)干擾道路的屋頂和前部控件。然后對(duì)其進(jìn)行了修改，以便切斷小屋梁和小屋的支腿，然后從前面“輕輕地”（不穩(wěn)定的屋頂表面）將其砍掉。如果煤壁較軟且呈板狀，則可以在前面懸掛鋼絲網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)。該方法用于改善不穩(wěn)定區(qū)域的頂板和煤壁的某些有效控制。

5.結(jié)語

在實(shí)際的開挖過程中，施工道路勘查可以有效，直觀地識(shí)別出道路前方的積水情況，不僅可以提前緩解積水，而且可以提前識(shí)別出地質(zhì)變化，從而使道路經(jīng)歷地質(zhì)變化。我們可以通過事先準(zhǔn)備來安全有效地進(jìn)行此操作，提高隧道掘進(jìn)效率。