采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析王双--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析王双

发表时间：2021/5/12 来源：《基层建设》2021年第1期作者：王双

[导读] 摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国采矿行业的高速运转，当前，随着矿石开采强度的不断增大，回采速度不断提高，粗放式的开采模式已经不适应现阶段的市场需求，需进行精细化开采，降低成本，实现节能增效。

        中国水利水电第九工程局有限公司贵州省贵阳市 550081
        摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国采矿行业的高速运转，当前，随着矿石开采强度的不断增大，回采速度不断提高，粗放式的开采模式已经不适应现阶段的市场需求，需进行精细化开采，降低成本，实现节能增效。在井下工作面开采中，巷道是工作面开采及井田开拓的重要通道，矿井每年巷道掘进量达几千米。现有的巷道支护密度过大，虽然可以保证巷道的安全稳定，但极大地影响了巷道掘进速度，且增加了巷道支护成本，造成浪费。因此，针对回采巷道合理支护参数进行优化研究具有重要的现实意义。本文主要对采矿工程巷道掘进和支护技术的应用进行分析，详情如下。
        关键词：采矿工程；巷道掘进；支护技术的；应用
        引言
        目前，我国矿石开采逐渐向深井开采，地质条件越来越复杂，开采难度逐渐增大，对采矿装备的要求也越来越高。矿石开采主要完成施工大巷、顺槽、切眼、回撤通道等任务，为长臂回采做好准备工作。目前，我国在巷道掘进过程中采用的机械设备主要有综掘机、连续采矿机、掘锚机等设备。综掘机主要应用在全岩巷道中掘进，掘进效率相对较低。连续采磷机适合顶底板条件较好的双巷掘进工作面中，配合梭车运矿、锚杆机支护，掘进效率较高，在特殊情况下，连采机掘进工艺也可应用在单巷掘进中。掘锚机整机具备掘进、装载、支护同时作业功能，主要应用在单巷、顶底板条件差的巷道掘进中，实现了巷道的短掘短支，有效减少了空顶距，保证作业人员安全。
        1支护工艺及施工质量标准
        （1）锚杆施工程序。敲帮问顶→喷浆封闭找平→临时支护→出碴→调试风水管路→标定眼位→定钻机底座位置→钻孔→吹孔→装锚杆孔锚固剂→快速安装锚杆→紧固至设计扭矩→二次紧固，做到及时支护。（2）打锚杆孔顺序。按照由外向里、先顶后帮、从中间向两帮的顺序依次进行。（3）锚杆（索）施工质量要求。①锚杆扭矩不低于260Nm，锚固力不低于100kN；②锚杆外露螺母以外长度10～50mm。锚索外露长度控制在150～250mm；③锚索预紧力不小于100kN，锚固力150kN。锚索安装后必须在0.5h后张拉，严禁集中张拉。胶结材料未达到设计强度时，不得张拉锚索；④锚杆孔位误差不得超过100mm，锚杆孔角度误差不得大于15°。打眼时要保证锚杆孔深度与锚杆长度相匹配，孔深误差0～+50mm。(4)锚固方式.通过数值模拟得出锚杆在采用端部锚固、加长锚固和全长锚固三种方式下附加应力场的分布规律。锚杆采用端部锚固时，锚杆锚固端和托盘端预应力的作用范围较大，但锚杆中部区域的压应力扩散范围较小；当锚杆采用加长锚固方式时，锚杆在全长上压应力的分布相对较为均匀，预应力的扩散范围相对缩小；锚杆采用全长锚固时，预应力的扩散范围进一步缩小，预应力在围岩内形成类似“高脚杯”形的压应力分布区。针对相对松软的顶板区域，采用加长锚固或全长锚固，通过施加较高的预应力能够有效实现预应力的扩散，实现锚杆对顶板岩层的主控控制。
        2智能测控系统架构
        以智能化、网络化、数字化为核心，运用物联网、5G通信技术、大数据管理技术、人工智能等现代信息技术，研发具有智能定形截割、智能导航、人员安全预警、环境安全预警、设备故障预警、关键部位视频监控和数字孪生驱动的远程智能测控系统，在地面监控中心可以实现远程一键启停、关键部位远程视频监控、异常状态远程人工干预和数字孪生驱动的远程智能测控。（1）本地控制层。在掘进系统上，集成传感检测系统、本地控制系统、通信系统等，实现掘进系统各个部分的单机智能控制，并通过工业以太网将整个掘进系统的各个部分与近程集控层的集中控制器实时通信，将本地掘进系统的人员、环境、设备、视频等信息传输到掘进工作面近程集控层。（2）地面远程监控层。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

通过矿井环网和地面环网，在地面监控中心可以实现人员安全预警、环境安全预警、设备故障预警、关键部位视频监控和数字孪生驱动的远程智能测控，以及远程一键启停等，并且可以对关键信息进行实时存储和具备历史数据查询等功能。
        3盾构机岩巷掘进应用分析
        构机根据工作原理一般分为手掘式盾构、挤压式盾构、半机械式盾构(局部气压、全局气压)、机械式盾构(开胸式切削盾构、气压式盾构、泥水加压盾构、土压平衡盾构、混合型盾构、异型盾构)。按照掘进地层种类分为硬岩盾构(TBM)、软岩盾构、软土盾构、硬软岩土盾构(复合盾构)等。按照盾构机横截面积大小分为超小型盾构、小型盾构、中性盾构、大型盾构、超大型盾构、特大型盾构。按盾构机截面积形状分为半圆形、圆形、椭圆形、马蹄形、双圆搭接型(竖双圆形、横双圆形)、三圆搭接形、四圆搭接形、矩形(矩形、凸字形、凹字形)。在岩巷掘进中多采用钻爆法和综掘机掘进方法，安全保障差，断面形状不好控制，掘进效率较低。采用盾构岩巷掘进工艺，机械化程度较高，极大降低了工人的劳动轻度，盾构机刀盘一次性截割成巷，巷道成型质量较好。尤其在硬岩掘进中，掘进效率远高于传统方式，安全系数高，对围岩损伤小，产生的噪声小，除尘效果好，较传统掘进方式优势明显。
        4锚网巷道冒顶的处理措施
        巷道顶板冒落1.5m以内且该处有稳定冒落层位后，以上顶板较完整时，可考虑继续采用原支护加密，补打锚索。施工前，先依次打点柱等临时性的支护掩护支护人员，向冒顶顶部喷射30～50mm厚的混凝土密封巷道顶板后，再密封上下两帮。初次预喷的钢筋混凝土全部凝固后，然后依次施工锚杆和锚索，再挂网复喷，其厚度一般不低于150mm。如果发现冒顶掉落高度大或者无法继续采用锚网支护时，要及时改用架棚支护。
        5喷浆后锚网支护
        喷浆后锚网支护主要涉及到以下施工工艺，（1）根据揭露矿岩情况制定爆破参数图表，炮眼间距、个数、深度、角度、装药量等参数与实际相符，严格按照爆破参数图表打眼装药爆破，保证光爆成型、减少对围岩破坏。（2）爆破后及时除掉活碴危岩，围岩破碎地段可在喷浆前打锚杆作为临时支护。（3）喷浆厚度以封闭围岩裂隙、巷道轮廓符合设计要求且平整为原则，厚度30~50mm。（4）喷浆后锚网支护滞后迎头1.6m（2排），锚杆托盘、钢筋梯子梁紧贴巷壁。锚杆施工2h内二次紧固螺母，交接班之后对上一个班施工的锚杆（索）再次紧固；锚索张拉后，必须对周围的锚杆再次紧固。
        结语
        总之，通过全程采用综合机械化掘进工艺，提高了矿井单进水平，大大降低了生产成本，提高了工作效率，为矿井实现安全高效生产迈进了一大步，值得其它矿井推广应用。
        参考文献
        ［1］康红普，王金华.煤巷锚杆支护理论与成套技术［M］.北京：煤炭工业出版社，2007.
        ［2］南峰.预应力锚网索耦合支护在深部软岩工程中的应用［J］.煤炭技术，2012，31（8）:116-118.
        ［3］刘慧.深井泥岩巷道锚网索支护技术的应用［J］.中州煤炭，2015（9）:40-43.
        ［4］范玮刚.中小断面MB380掘锚一体机优化设计［J］.能源技术与管理，2020，45（1）：30-32.
        ［5］罗贤虎.掘锚一体机在煤矿掘进中的应用［J］.煤矿现代化，2019（6）：148-150.
        ［6］程建军.MB380掘锚一体机在小端面巷道掘进中的试验应用［J］.煤炭与化工，2017，40（12）：84-85+97.