煤矿回采巷道矿山压力控制与支护探讨.pdf
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1、第 4 期煤矿回采巷道矿山压力控制与支护探讨徐士鹏(枣庄矿业(集团)济宁岱庄煤业有限公司,山东 枣庄277600)冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 4 期2024 年 4 月Vol.44 No.4Apr.2024摘要:由于岩石圈相互作用关系的复杂性,矿山压力控制成为必要的条件之一。文章从煤矿回采工作面的矿山压力产生原因、巷道支护技术等方面进行探讨。通过本研究,将为煤矿回采巷道的优化施工提供实践参考,为煤炭行业的安全生产提供有力的技术支持。同时,本研究所关注的问题也可以为研究其他类似问题的学者提供有益的参考,从而对煤炭行业和地下工程领域有一定的推
2、动作用。关键词:煤矿回采巷道;矿山压力;支护技术作者简介:徐士鹏(1988),男,山东枣庄人,主要研究方向:煤矿工程技术。煤矿资源作为重要的能源来源,有着广泛的应用前景。煤矿回采巷道作为煤炭开采的必要阶段,矿山压力以及支护是重要的研究方向。煤矿回采巷道中矿山压力常常导致巷道的塌方,关系到矿工的生命安全和生产效率。如何控制矿山压力,降低风险,促进高效的矿山生产,是煤炭采掘的重要任务。文章旨在探讨煤矿回采巷道中矿山压力形成机理和支护技术,为煤矿回采行业提供参考和帮助。1煤矿回采巷道矿山压力控制的重要性1.1保障矿工安全在煤矿回采巷道中,超大的矿山压力往往会造成巷道塌方、支护结构损坏等现象,如果控制
3、不当,甚至会导致严重的安全事故,威胁到矿工的生命安全。因此,必须对煤矿回采巷道中的矿山压力进行有效地控制,降低风险,确保矿工安全咱1暂。1.2保证生产效率煤矿回采巷道中矿山压力的控制还能有效保证生产效率。如果压力未能得到有效控制,巷道失稳、通风受阻等现象将会大幅降低生产效率。有效控制矿山压力,合理安排支护和加固工作,能够保证巷道和采煤设备的正常运行,提高生产效率和煤炭产量咱2暂遥1.3缓解环境破坏程度煤矿回采巷道中的矿山压力是煤炭开采所带来的环境影响之一。随着采矿规模的不断扩大,煤矸石回填和尾矿堆放等问题也日益突出。通过矿山压力控制,能够保证煤炭走向可持续发展的正确路径,同时避免破坏环境,减缓
4、对环境的影响。2煤矿回采工作面的压力产生原因2.1煤岩巷道围岩自重压力煤岩巷道围岩的自重会对工作面产生垂直压力,特别是在深部回采时,围岩的自重压力更为显著。煤层顶板的重力会直接作用于工作面,导致工作面受到顶板的挤压。2.2煤岩巷道围岩应力转移导致的冻结压力煤岩巷道围岩的应力分布会在采煤过程中发生变化,尤其是在工作面进行水平推进时,围岩应力由拱顶向工作面转移到支护结构上,这种应力转移会导致支护结构承受较大的冻结压力。2.3瓦斯、煤与岩石的相互作用煤矿回采过程中,煤与岩石之间,以及瓦斯与煤之间的相互作用会产生压力。例如,煤的收缩和变形会产生应力,导致工作面受到侧向挤压。瓦斯的释放与聚集也会对工作面
5、造成压力影响。2.4采煤机械对工作面的影响采煤机械的作业过程也会对工作面的压力产生影响。例如,采煤机械在工作面上的切割、抽采等行为会改变煤和岩石的应力分布,进而影响工作面的压力。2.5巷道支护的限制和约束巷道支护的形式和方式也对工作面的压力产生影响。例如,如果巷道支护结构刚度不足或者支护方式不恰当,会导致工作面受到较大的侧向挤压和非均匀的压力分布。3煤矿回采巷道支护技术分析3.1砂浆注浆支护首先,选择适宜的注浆剂。根据巷道围岩的地质条件和实际需要,选择适宜的注浆剂,如高强度砂浆、水泥浆料等。注浆剂应具有良好的液化性和稳定性,能够在注浆过程中充分填充巷道围岩的裂隙和孔洞。其次,确定注浆剂的掺混比
6、例和配方。根据巷道围岩的强度、厚度和变形特点等因素,确定注浆剂的掺混比例和配方。注浆剂的掺混比例和配方应能够满足巷道围岩加55冶金与材料第 44 卷固的要求,提高围岩的稳定性和抗压能力。第三,确定注浆的注入方式和压力。根据巷道的尺寸和地质条件,确定注浆的注入方式和注入压力,在支护长度为 50m时,注浆压力通常为 3.5MPa,在支护长度为 80m 时,注浆压力通常为 3.0MPa,常见的注浆方式有孔隙注浆、压力注浆等。注浆时要注意注浆压力的控制,避免过高或过低的注压。第四,加强注浆过程的监测和控制。在注浆过程中,应安装注浆压力传感器和位移监测仪等设备,对注浆压力和围岩位移进行实时监测和控制。根
7、据监测数据,调整注浆参数,确保注浆的质量和效果。砂浆注浆支护具体数据见表 1。表 1砂浆注浆支护数据支护长度/m50806070注浆剂种类高强度砂浆水泥浆料高强度砂浆水泥浆料浆剂用量/m315302025注浆压力/MPa3.53.03.23.53.2钢支撑支护钢支撑支护的施工流程可以大致分为以下五个步骤。首先,在支护的位置进行钻孔,确定插板的尺寸和深度;其次,安装底板钢支架,将其安装在巷道底部,形成底板支撑;然后,将制作好的插板竖立在钻孔中,使之与底板钢支架形成接触;接着,在巷道顶部安装钢材支架,形成顶板支护;最后,在巷道顶板和底板以及插板之间的空隙填充锚杆,将其锚定在围岩中,增强围岩的强度和
8、稳定性。钢支撑支护所使用的材料主要有两种:通用型钢材和难燃型钢材。通用型钢材主要包括工字钢、角钢、槽钢等,适用于大多数地质条件和工程要求;难燃型钢材主要包括火线防火型 H 型钢、防腐型 H型钢等,适用于天然气高涌危险巷道、火区专用巷道等特殊工程要求。在钢支撑支护的施工过程中,需要注意一些技术要求。钢材在运输和安装过程中应避免损坏和变形,必要时需进行补偿切割等工艺处理。同时,在支护的过程中需要对支架的安装尺寸、中心线、表面状态和垂直度等参数进行检查和监控,以保证其符合设计要求。对于新沟巷道的支架安装位置,需要进行现场调整,以符合巷道实际情况和围岩的变化。3.3锚杆加固技术通过将锚杆安装于围岩中,
9、利用固结体与岩石相互作用的原理,增加围岩的抗拉强度和稳定性,从而保证巷道的稳定和矿工的安全。锚杆加固的基本施工流程如下:首先,在围岩中预先钻孔,以固定锚杆。然后清理钻孔,清除其中的碎石,保持钻孔表面光滑,便于接下来的锚杆安装。接下来,用地质胶注入钻孔中,填充钻孔周围的空间。随后,将锚杆置于钻孔中,留出一定长度的锚杆,以便钢丝绳或钢管的绑扎和采取后续的支护措施。最后,对锚杆进行固结,即将胶水分配到锚杆和孔壁的间隙,通过胶水自身的固化,将锚杆与孔壁固定在一起,从而完成锚杆加固。在实际施工过程中,需要注意以下方面:首先,钻孔的位置、数量、深度等参数需要严格按照设计要求进行控制,以保证锚杆的安装效果。
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