技術文獻

煤礦掘進巷道頂板事故及合理防范

發(fā)表時間：2019-09-25 01:03

1. 做好斷面優(yōu)化工作，有效降低掘進巷道頂板事故發(fā)生率

　　1.1 優(yōu)化結構，避免發(fā)生巷道冒頂事故
　　有效提高巖體的硬度，以防止巷道周圍巖石的松動，以起到加固作用，防止事故發(fā)生的機會。它常被用來在巖石層上添加錨，以解決巷道方向和巖層趨勢都很小的問題。當巷道頂板斷裂時，不要使錨入巷道的方向垂直于巷道的拱緣。它應該隨著巖層的傾斜而改變。這時，錨的懸掛非常大。另外一種相反的情況，當巷道的走向與巖層傾向直接的夾角比較大時，此時會導致錨桿的另一側無法順利的打入巖層內部，此時聯(lián)合拱起就不能起到懸吊和加固的效果。
　　1.2 優(yōu)化巷道的斷面情況
　　在煤礦巷道施工過程中，可以根據(jù)具體的施工情況選擇巷道。有常見的拱形屋頂形狀、彎曲的底角和直墻，以有效提高施工進度和質量。通過優(yōu)化巷道斷面，可以有效提高巷道圍巖的應力，進一步提高圍巖的承載能力。借助圖像處理技術和數(shù)字模擬軟件，對常規(guī)直角巷道斷面和弧形底角巷道斷面的實際情況進行有效的分析，并對他們的變形情況和受力情況進行有效的分析，結果發(fā)現(xiàn)與直角斷面相比，弧形底角斷面剪應力降低了43%。
　　2 巷道頂板事故的合理防范
　　2.1 對巷道斷面進行優(yōu)化
　　對于煤礦巷道段，需選用拱、直墻、曲底角等形狀的頂板。這樣不僅可以提高施工速度，而且可以改變圍巖巷道的應力狀態(tài)，提高圍巖巷道的承載能力。在一般操作過程中，主要采用數(shù)字仿真軟件和圖像處理技術對計算機中彎曲地下通道和傳統(tǒng)直角道路的截面進行比較，分別計算受力和變形。通過具體試驗，我們可以看出彎曲的底角截面和直角截面的剪應力有差異，前者下降了43%，最大主應力和最小主應力分別下降了43%和69%.車頂深度和路基底鼓量分別下降2%和42%。
　　2.2 對巷道結構進行優(yōu)化
　　煤礦巷道支護方式一般以錨桿和錨索組合拱為主。這種組合拱可以起到懸索和加固拱的作用，也可以承受掉下的巖層和薄弱的巖層的重量，提高了巖石的原有硬度，避免了巷道圍巖的松動和變形。一旦巷道的方向和巖層傾向的角度相對較小，就可以向巖層注入1.8米長的錨。如果巷道頂板保持完好，混凝土注塑螺栓的方向必須與巷道拱垂直。在巷道頂板斷裂的情況下，在巖石形成趨勢的變化下，螺栓注入方向必須改變。一旦巷道方向與巖層傾向的夾角變大，錨桿無法成功注入巖層，關節(jié)拱就會失去懸掛和加固的功能。如果另一端的巖石不穩(wěn)定，就會增加巖石破碎和分離的速度，進而使錨失去加固作用。
　　3 采用合適的掘進巷道支護方式
　　3.1 預留煤柱支護
　　預留煤柱是一種傳統(tǒng)的巷道支護方式。因為道路上層屬于運輸層，下層為回風層車道，上段和下段中間會預先預留一條固定寬度的煤柱，以幫助回風級車道合理支撐壓峰區(qū)。實際上，預留煤柱支撐技術操作非常簡單，通過這種技術還可以有效加強通風、排水的效果。但由于煤柱支護費用較高，實際使用中煤柱損失較大，后期巷道養(yǎng)護作業(yè)難度較大。一旦煤柱支撐壓力被傳遞到底部，就會對附近道路的穩(wěn)定性、煤層開采工作產生影響，也會為沖擊壓力埋下隱患。
　　3.2 可縮性支架
　　對于金屬支撐，承載力主要包括實際承載能力和最終承載能力?？缮炜s支承的承載力是收縮階段的實際承載力。這種承載能力與連接部件和支承的工作條件直接相關。但剛性階段可伸縮支撐的最大承載能力是最終承載能力，這是基于無塑性變形。通常，最終承載能力超過實際承載能力，可伸縮支撐的最佳運行狀態(tài)是兩種承載能力相似。
　　3.3 礦用支護型鋼
　　礦井支護鋼一般包括U型鋼和i型鋼兩種。在煤礦開挖作業(yè)中，多用于圓形、橢圓形、半圓形拱形巷道。這種支護方法具有很高的韌性、抗拉性、抗壓性、抗剪強度，對支護工作具有一定的優(yōu)越性。采用支撐鋼的適應環(huán)境比較惡劣，條件比較復雜，因此對性能也有非常嚴格的要求。巷道支護需要能夠承受橫向荷載和縱向推力。因此，巷道支護的各個方向都必須滿足荷載要求。采用支撐鋼的截面參數(shù)與抗彎截面模量有直接關系。另外，支承鋼套的形狀與支承的伸縮性能有密切的關系，尤其是u型鋼的影響?；诖?，當支撐鋼套的形狀處于鎖定和滑動狀態(tài)時，需要在接觸面面積、滑移、力等許多方面滿足其需要。
　　結束語
　　總而言之，煤礦巷道頂板事故的原因包括所選路段形狀不適宜、巷道開挖設備和方法不適宜、巷道支護材料和方法不適宜等。選擇合適的斷面形狀，合適的巷道設備和方法，選擇合適的材料質量和方法。在優(yōu)化斷面設計時，應優(yōu)化巷道的斷面、結構和支護結構，這不僅有利于保證巷道頂板的安全。提高煤礦工人的生產效率和人身安全。只有在安全的環(huán)境下，才能保證煤礦生產的質量，促進我國煤礦工業(yè)的進一步發(fā)展。

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