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立体式巷道矿压观测与分析

时间:2014-02-27 21:11来源:科技创新与生产力 作者:靳亚宾点击:
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  摘要:通过对陆成矿井下巷道立体式矿压观测分析,掌握了该矿巷道围岩应力受采空、构造影响后应力变化和支护工艺改进措施,为现场支护设计及井巷工程质量管理提供完善、准确的资料,以直接指导生产实践,解决工程支护设计难题。

  关键词:立体式观测;巷道矿压;锚杆(索)支护

  矿山压力现场观测研究法是直接面对生产现场对矿压显现的宏观现象进行观测和记录,同时利用各种仪表、工具观测采场围岩变形、位移、顶底板破坏、支架受载及压缩等。从动态分析研究中发现对采场矿压显现有明显影响的岩层运动的条件、时间和方向以及采场周围支承压力的分布变化状况,解决现场矿压控制问题[1]。

  陆成矿为山西省2009年资源整合基建矿井,批准开采2-11号煤层,该矿地质条件复杂,水文地质中等,属瓦斯矿井。井巷工程施工期间遇断层较多,其中大于2m的断层4条,70m以上的断层1条,采空区下掘进巷道达1100m。为严格落实矿井初步设计方案,在采空区、构造区域合理选择掘进巷道支护类型,确保巷道服务年限达设计要求,同时也为矿井投产后巷道掘进、支护类型选择提供依据。巷道矿压观测的内容包括:巷道围岩应力、巷道围岩移动、支架变形、支架载荷[2]。

  1 立体式巷道矿压观测目的

  巷道矿压观测就是研究巷道受矿井构造、采空区影响的程度及采取联合支护后巷道压力显现规律,为矿井巷道支护、指导工程设计提供完善、准确的资料[3-4]。

  1)正常支护下巷道矿压显现规律及支护效果检验。

  2)地质构造、采空区附近联合支护情况下巷道矿压显现规律及支护效果检验[5]。

  3)修正支护设计后巷道矿压显现规律及支护效果检验。

  2 立体式巷道矿压观测方法及测点布置

  2.1观测方法

  1)采用两基点横置式顶板离层仪观测顶板离层量及变化范围、周期。

  2)采取观测巷道顶底板移近量的方法掌握巷道受压变形、破碎开裂程序。

  3)采用锚杆(索)测力计观测锚杆(索)受压情况。

  2.2观测周期

  地质构造、采空区附近布置的巷道1个月内每班观测收集1次数据,压力稳定后每5d读数1次,修正巷道支护后每天收集1次数据,坚持1周,之后每5d读数1次。

  2.3测点布置

  1)采用锚杆、锚喷支护的煤巷、半煤岩巷,与地质构造、采空区距离大于30m的巷道,每100m设置1组观测站。

  2)巷道布置于地质构造带、采空区附近及巷道交叉点位置加设1组观测站。

  3)顶板离层仪、锚杆(索)压力计安装于巷道顶板正中位置,该矿未在两帮安装锚杆压力计。

  4)巷道变形量观测点布置,见第67页图1。

图1测点布置

表1 2011年顶板离层仪观测数值

  2.4人员组织

  1)成立顶板、矿压观测组,配备3~5名专职人员。

  2)原始数据专人保管,分析材料由矿总工程师审核。

  3 矿压观测成果的应用

  矿压观测过程就是成果应用的过程。在矿压观测过程中,要按时总结矿压显现的变化规律,整理检测资料,编写和分析研究报告,使矿压观测成果及时转化为生产力,为安全生产提供支持与保障[6-7]。

  4 立体式巷道矿压分析手段

  1)现场填写读数台账,及时填写统计表,直观掌握巷道受压变化周期,稳定期[8-9]。

  2)用曲线变化图动态反映巷道矿压显现,验证巷道支护效果,修正巷道支护设计。2011年顶板离层仪观测数值见表1。

  通过近三年的观测分析,该矿构造带附近、采空30m附近采用锚喷(喷厚200mm)+钢棚(11#矿工钢、29U型钢)支护可以保证巷道围岩稳定,满足安全使用,能够达到设计服务年限。

  5 经济效益分析

  原采用钢筋混凝土支护,预算为14932元/m,采用锚喷+架棚联合支护,支护成本为7544元/m,1100m巷道可节约成本近813万元。

  6 结束语

  利用科学的观测方法、先进的观测仪器仪表和计算机管理系统对巷道进行矿压观测,能极大地提升工作效率和观测结果的准确性、科学性,具有广阔的应用前景。

  该技术能够全面、有效地反映巷道压力显现规律,为矿井巷道支护设计提供及时、准确的依据,适用于基建、技改矿井原始数据收集及构造带、采空区附近布置巷道支护设计验证。

  参考文献:

  [1]唐建泉,粟才全,李英德.现场矿压观测方案设计[D].北京:煤炭科学研究总院北京开采研究所,2008:1-12.

  [2]周楚良.矿山压力实测技术[M].江苏:中国矿业大学出版社,1987.

  [3]钱鸣高,刘听成.矿山压力及其控制[M].北京:煤炭工业出版社,1984.

  [4]张荣立,何国纬,李铎.采矿工程设计手册[M].北京:煤炭工业出版社,2002.

  [5]魏锦平.综放面顶煤压裂规律及成拱机理研究[D].太原:太原理工大学,2004:11-21.

  [6]唐建新.矿井非典型动力现象及评价方法[D].重庆:重庆大学,2004:13-25.

  [7]李东.基于可靠性的锚杆支护设计理论与应用研究[D].阜新:辽宁工程技术大学,2005:25-33.

  [8]宋选民,顾铁凤.构造裂隙对巷道稳定性影响的评价方法[J].太原理工大学学报,2001(6):27-29.

  [9]吴育华,吴立新,钟声,等.岩石撞击引发矿井瓦斯爆炸可能性的实验探索[J].煤炭学报,2005(3):35-37.

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