淮北矿区深部大断面软弱岩巷合理支护参数及掘进工艺研究

发布时间：2020-04-20 06:16

【摘要】：众所周知,煤矿开采的第一道工序是掘进,而确保高效采掘煤炭的根本原因是挖掘比例的协调。对于矿山的生产,岩石隧道的挖掘工作量一般约占道路挖掘总量的四分之一。与煤巷相比,岩石隧道的开挖速度通常较慢,特别是淮北矿区及全国其它各大矿区煤层开采相继进入深部之后,由于地质条件、水文条件等因素影响,再且地质条件的复杂多变性、不稳定性等因素使得岩巷深部大断面较普通岩巷断面大,上述原因导致该地区煤开采的掘进效率较其他地区低,故提高岩巷掘进速度的重要性日显重要。随着经济技术的快速发展,同时显著提高的是煤炭开采技术水平,为了保证煤炭开采在掘进过程中技术的顺利更换,唯一有效的解决方案是增强和改善巷道,特别是岩石巷道的掘进速度。近年来,淮北采矿区掘进技术的更换较一般地区不仅成本高且岩石巷道掘进的速度低。由此可见,煤矿开采的产量提高与效率提高的最根本环节是巷道能否顺利开挖。对于普氏系数f8的软岩及中硬岩,由于岩石强度较小,采用机械化程度较高的综掘方式有较高的岩巷开挖速度和开挖效率,由于目前掘岩机型限制,综掘速度及效率普遍很低,有时难以正常掘进。综掘机掘岩中的最主要工序就是支护,支护占有了比较长的时间在循环作业当中,所以说支护是影响煤矿安全开采的最重要的原因。本文以许疃矿3238深部大断面软岩巷道为例,采用实验研究的方法对大断面软弱岩巷支护参数及掘进工艺进行研究:(1)依据位移梯度对深部软弱围岩巷道松动圈厚度估算;(2)大松动圈厚度的锚杆(索)主次压缩拱承载机制;(3)深部岩巷锚杆(索)支护合理支护参数选择;(4)基于变形速度衰减系数的围岩稳定性判别;(5)巷道锚杆(索)支护合理性评价;(6)深部软岩巷道合理施工组织安排。得出如下结论:(1)当围岩为泥岩地段,锚索长度可以进行适当的减小,由l=6300 mm到l=5000 mm。锚索的预紧力较小,锚杆的间排距较小,考虑到未来采动的影响,原来锚索(杆)可以保持在原有的支护参数基础上把锚杆分成两次来支护,其中第一次选择的是直径20mm、长度2400 mm的高强度锚杆来作为支护,其中锚杆的间隔距离控制在800×800mm。第二次则是在距离巷道掘进工作面100米之后补打的锚杆,补打的锚杆打在相邻的锚杆间,其直径也同样可以选择20mm长度要选择较长的3000mm的高强度的锚杆,之所以要在掘进工作面100米之后进行施工是为了能够有效的将巷道支护的关键工序时间减小;(2)许疃煤矿3238底抽巷泥岩地质条件变化段,泥岩破碎带位置,工程实测关键部位巷道表面变形随时间变化,分析得出巷道掘进35天左右,巷道表面二次蠕变速度衰减系数B2=0.02,超出了临界容许值B2=0.04,这个重要部位的围岩变形有失稳的趋势。分析围岩浅部锚杆锚固区、深部锚杆(索)锚固区以及锚固区外围岩变形u(t)随时间t变化,得出不同区段围岩等速阶段变形速度系数λ_1、λ_2、λ_3,λ_1、λ_3超过了容许临界值。说明围岩浅部锚固区变形失稳,围岩浅部锚固区失稳是由于锚杆间排距过大造成的,应减小锚杆间排距为600×600mm;(3)合理调整巷道支护及掘岩工艺,可以使泥岩掘进循环进尺增加至3000mm,月进度可增加至(120.0~150.0)m。
【图文】：

地段,砂岩,巷道断面,形状

砂岩地段巷道断面形状及支护形式

支护形式,巷道断面,地段,泥岩

图 2-3 泥岩地段巷道断面形状及支护形式表 2-1 巷道一次支护参数断面类型围岩分类净宽×净高（m）锚杆的布置及种类锚索的布置及种类间距×排距（mm）材料及规格锚固长度(mm)间距×排距(mm)材料及规格(mm)锚固长度(mm半圆直墙全岩 4.59×3.5800×800φ20l=2400 型高强锚杆10001600×1600φ17.8l =6200 的钢绞线1500铺网规格锚固剂型号螺母拧紧力矩(N·m)锚固力(KN)喷浆标号混凝土配合比速凝剂掺入量喷厚锚索滞后离初(mm)复(mm)2.11×0.89mK2550\Z2550303 81 C20 1:2:23%～5%20～3080、100 100
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD353;TD263

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