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立體式巷道礦壓觀測(cè)與分析

時(shí)間:2022-11-29 09:46:54 理工學(xué) 我要投稿
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立體式巷道礦壓觀測(cè)與分析

  利用科學(xué)的觀測(cè)方法、先進(jìn)的觀測(cè)儀器儀表和計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)對(duì)巷道進(jìn)行礦壓觀測(cè),能極大地提升工作效率和觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性、科學(xué)性,具有廣闊的應(yīng)用前景。

  摘要:通過(guò)對(duì)陸成礦井下巷道立體式礦壓觀測(cè)分析,掌握了該礦巷道圍巖應(yīng)力受采空、構(gòu)造影響后應(yīng)力變化和支護(hù)工藝改進(jìn)措施,為現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)設(shè)計(jì)及井巷工程質(zhì)量管理提供完善、準(zhǔn)確的資料,以直接指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐,解決工程支護(hù)設(shè)計(jì)難題。

  關(guān)鍵詞:立體式觀測(cè);巷道礦壓;錨桿(索)支護(hù)

  礦山壓力現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)研究法是直接面對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)礦壓顯現(xiàn)的宏觀現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)和記錄,同時(shí)利用各種儀表、工具觀測(cè)采場(chǎng)圍巖變形、位移、頂?shù)装迤茐、支架受載及壓縮等。從動(dòng)態(tài)分析研究中發(fā)現(xiàn)對(duì)采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)有明顯影響的巖層運(yùn)動(dòng)的條件、時(shí)間和方向以及采場(chǎng)周圍支承壓力的分布變化狀況,解決現(xiàn)場(chǎng)礦壓控制問(wèn)題[1]。

  陸成礦為山西省2009年資源整合基建礦井,批準(zhǔn)開采2-11號(hào)煤層,該礦地質(zhì)條件復(fù)雜,水文地質(zhì)中等,屬瓦斯礦井。井巷工程施工期間遇斷層較多,其中大于2m的斷層4條,70m以上的斷層1條,采空區(qū)下掘進(jìn)巷道達(dá)1100m。為嚴(yán)格落實(shí)礦井初步設(shè)計(jì)方案,在采空區(qū)、構(gòu)造區(qū)域合理選擇掘進(jìn)巷道支護(hù)類型,確保巷道服務(wù)年限達(dá)設(shè)計(jì)要求,同時(shí)也為礦井投產(chǎn)后巷道掘進(jìn)、支護(hù)類型選擇提供依據(jù)。巷道礦壓觀測(cè)的內(nèi)容包括:巷道圍巖應(yīng)力、巷道圍巖移動(dòng)、支架變形、支架載荷[2]。

  1 立體式巷道礦壓觀測(cè)目的

  巷道礦壓觀測(cè)就是研究巷道受礦井構(gòu)造、采空區(qū)影響的程度及采取聯(lián)合支護(hù)后巷道壓力顯現(xiàn)規(guī)律,為礦井巷道支護(hù)、指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)提供完善、準(zhǔn)確的資料[3-4]。

  1)正常支護(hù)下巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及支護(hù)效果檢驗(yàn)。

  2)地質(zhì)構(gòu)造、采空區(qū)附近聯(lián)合支護(hù)情況下巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及支護(hù)效果檢驗(yàn)[5]。

  3)修正支護(hù)設(shè)計(jì)后巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及支護(hù)效果檢驗(yàn)。

  2 立體式巷道礦壓觀測(cè)方法及測(cè)點(diǎn)布置

  2.1觀測(cè)方法

  1)采用兩基點(diǎn)橫置式頂板離層儀觀測(cè)頂板離層量及變化范圍、周期。

  2)采取觀測(cè)巷道頂?shù)装逡平康姆椒ㄕ莆障锏朗軌鹤冃、破碎開裂程序。

  3)采用錨桿(索)測(cè)力計(jì)觀測(cè)錨桿(索)受壓情況。

  2.2觀測(cè)周期

  地質(zhì)構(gòu)造、采空區(qū)附近布置的巷道1個(gè)月內(nèi)每班觀測(cè)收集1次數(shù)據(jù),壓力穩(wěn)定后每5d讀數(shù)1次,修正巷道支護(hù)后每天收集1次數(shù)據(jù),堅(jiān)持1周,之后每5d讀數(shù)1次。

  2.3測(cè)點(diǎn)布置

  1)采用錨桿、錨噴支護(hù)的煤巷、半煤巖巷,與地質(zhì)構(gòu)造、采空區(qū)距離大于30m的巷道,每100m設(shè)置1組觀測(cè)站。

  2)巷道布置于地質(zhì)構(gòu)造帶、采空區(qū)附近及巷道交叉點(diǎn)位置加設(shè)1組觀測(cè)站。

  3)頂板離層儀、錨桿(索)壓力計(jì)安裝于巷道頂板正中位置,該礦未在兩幫安裝錨桿壓力計(jì)。

  4)巷道變形量觀測(cè)點(diǎn)布置,見(jiàn)第67頁(yè)圖1。

  2.4人員組織

  1)成立頂板、礦壓觀測(cè)組,配備3~5名專職人員。

  2)原始數(shù)據(jù)專人保管,分析材料由礦總工程師審核。

  3 礦壓觀測(cè)成果的應(yīng)用

  礦壓觀測(cè)過(guò)程就是成果應(yīng)用的過(guò)程。在礦壓觀測(cè)過(guò)程中,要按時(shí)總結(jié)礦壓顯現(xiàn)的變化規(guī)律,整理檢測(cè)資料,編寫和分析研究報(bào)告,使礦壓觀測(cè)成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,為安全生產(chǎn)提供支持與保障[6-7]。

  4 立體式巷道礦壓分析手段

  1)現(xiàn)場(chǎng)填寫讀數(shù)臺(tái)賬,及時(shí)填寫統(tǒng)計(jì)表,直觀掌握巷道受壓變化周期,穩(wěn)定期[8-9]。

  2)用曲線變化圖動(dòng)態(tài)反映巷道礦壓顯現(xiàn),驗(yàn)證巷道支護(hù)效果,修正巷道支護(hù)設(shè)計(jì)。2011年頂板離層儀觀測(cè)數(shù)值見(jiàn)表1。

  通過(guò)近三年的觀測(cè)分析,該礦構(gòu)造帶附近、采空30m附近采用錨噴(噴厚200mm)+鋼棚(11#礦工鋼、29U型鋼)支護(hù)可以保證巷道圍巖穩(wěn)定,滿足安全使用,能夠達(dá)到設(shè)計(jì)服務(wù)年限。

  5 經(jīng)濟(jì)效益分析

  原采用鋼筋混凝土支護(hù),預(yù)算為14932元/m,采用錨噴+架棚聯(lián)合支護(hù),支護(hù)成本為7544元/m,1100m巷道可節(jié)約成本近813萬(wàn)元。

  6 結(jié)束語(yǔ)

  利用科學(xué)的觀測(cè)方法、先進(jìn)的觀測(cè)儀器儀表和計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)對(duì)巷道進(jìn)行礦壓觀測(cè),能極大地提升工作效率和觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性、科學(xué)性,具有廣闊的應(yīng)用前景。

  該技術(shù)能夠全面、有效地反映巷道壓力顯現(xiàn)規(guī)律,為礦井巷道支護(hù)設(shè)計(jì)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的依據(jù),適用于基建、技改礦井原始數(shù)據(jù)收集及構(gòu)造帶、采空區(qū)附近布置巷道支護(hù)設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

  參考文獻(xiàn):

  [1]唐建泉,粟才全,李英德.現(xiàn)場(chǎng)礦壓觀測(cè)方案設(shè)計(jì)[D].北京:煤炭科學(xué)研究總院北京開采研究所,2008:1-12.

  [2]周楚良.礦山壓力實(shí)測(cè)技術(shù)[M].江蘇:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,1987.

  [3]錢鳴高,劉聽(tīng)成.礦山壓力及其控制[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1984.

  [4]張榮立,何國(guó)緯,李鐸.采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2002.

  [5]魏錦平.綜放面頂煤壓裂規(guī)律及成拱機(jī)理研究[D].太原:太原理工大學(xué),2004:11-21.

  [6]唐建新.礦井非典型動(dòng)力現(xiàn)象及評(píng)價(jià)方法[D].重慶:重慶大學(xué),2004:13-25.

  [7]李東.基于可靠性的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)理論與應(yīng)用研究[D].阜新:遼寧工程技術(shù)大學(xué),2005:25-33.

  [8]宋選民,顧鐵鳳.構(gòu)造裂隙對(duì)巷道穩(wěn)定性影響的評(píng)價(jià)方法[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào),2001(6):27-29.

  [9]吳育華,吳立新,鐘聲,等.巖石撞擊引發(fā)礦井瓦斯爆炸可能性的實(shí)驗(yàn)探索[J].煤炭學(xué)報(bào),2005(3):35-37.

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