如何對煤礦開采過程中的各項參數進行合理設計

王立順

摘 要 煤炭作為我國重要的能源，隨著社會的快速發展對能源的需求也越來越大。煤礦也隨著開采強度的不斷加大，其開采的深度也在不斷增加。煤礦開采深度的不斷加大，對于煤炭的支護提出了更高的要求。通過對支護參數進行合理的設計，能夠有效的保證巷道的強度和安全，對于煤礦開采的順利進行具有重要的意義。

關鍵詞 煤礦開采；各項參數；合理設計

中圖分類號：TD802 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0170-01

在煤礦的開采過程中，巷道支護技術是其中關鍵的技術，設計合理、安全有效的巷道支護是保證煤礦開采的基本條件。在巷道支護的設計中，有多種方法可以選擇，不同的方法具有各種的優點。錨桿支護在巷道的支護中逐漸發揮了重要的作用，同時也提高了錨桿的設計方法。

1 煤礦支護技術難度及參數設計重要性

煤礦開采深度的增加，增加了煤礦開采環境的復雜性，在開采之前需要根據勘探的數據加強對支護參數的設計。通過加強支護設計，能夠有效的保證煤礦高地溫、高地應力等因素的干擾。同時增強煤礦支護參數的設計，還能夠有效的防止煤礦瓦斯突出以及突水等事故的發生，保證了煤礦開采的安全。隨著煤礦開采深度的不斷增加，在巷道工程中的地應力也不斷的變大，特別是在一些地質構造比較薄弱的區域，其殘余構造應力也更大。這些地質條件的存在都增加了巷道圍巖的破壞程度，增加了巷道支護的難度。

在煤礦巷道的支護技術上，經歷了早期的木支護、型鋼支護以及現在應用比較廣泛的錨桿支護，根據研究和實踐發現錨桿支護具有經濟有效的優點。和其他支護技術相比，錨桿支護能夠有效的滿足巷道支護的要求，同時也降低了巷道的支護成本，對于降低人的勞動強度具有重要的幫助。同時錨桿支護也簡化了端頭支護和超前支護工藝，實現了煤礦開采的安全生產，對于提高煤炭的開采效率和產量提供了技術條件。同時錨桿支護技術在國內外的煤礦開采中得到了普遍的應用，對于實現煤礦開采的高產具有重要的支持。錨桿支護還能夠和其他的支護方式聯合起來，不僅增加了巷道表面的作用力，同時也增加了巷道圍巖的內部作用力。

2 煤礦開采支護技術參數的合理設計

在巷道軟巖的防護中，由于其本身具有比較大的變形特性，所以決定了軟巖巷道支護技術的復雜性，同時也決定了錨桿支護過程中參數設計的復雜性。利用單一的支護方式往往很難取得良好的支護效果，所以在巷道工程的支護中逐漸出現了由單一的支護形式而發展為聯合支護的形式。這種支護形式能夠充分的利用各種支護技術的優勢，保證了巷道圍巖的初期穩定。

在錨桿支護理論中有多種方法可以選擇，主要由組合梁技術、懸吊技術、經驗公式等，不同的理論方法也具有不同的特點。不同的理論方法計算出的支護設計參數不同，而且其適用條件也不同，這和地質條件以及圍巖的條件具有密切的關系。懸吊理論是通過錨桿將下部比較軟弱的巖層吊掛在上部比較穩定的巖層上，錨桿的荷載為下部巖層的重量。通過控制和減少巖層的離層和下沉，從而保持了頂板的穩定。組合梁是在軟薄層巖石中，通過錨桿的預拉應力，將疊合梁的各薄層壓緊，從而提高巖層的承載力。三角拱是在由于被裂縫所切割的塊狀圍巖中通過錨桿將危石懸吊起來，并且壓緊，從而形成一種和兩絞拱類似的結構。這種處理技術不僅阻止了巖塊的掉落，而且也提高了圍巖的承載能力。經驗公式主要是根據觀測的結果和錨桿使用的經驗，而得到的公式。

在錨桿支護中產生了不同的支護方法和理論，它們為支護的參數設計提供了可靠的依據。為了有效的確定錨桿之間的距離，保證錨桿良好的支撐和控制作用，應當做好對錨桿的設計。在巷道的壁面和中性點之間的錨桿上對圍巖的約束和控制是有一定的限度，為了能夠有效的防止圍巖發生變形，防止圍巖出現松動等地質破壞的現象，應當對錨桿距離進行合理的設計。為了合理的確定錨桿之間的距離，應當根據錨桿中性點可能是圍巖約束區域出現的最大應力頂點的思想，利用數學方法來計算相應的間距。假設某錨桿的中性點為n，其半徑為p，過n點和圍巖相交于點A、C，其示意圖如下所示，那么剪切滑移體AnC就是錨桿約束的圍巖去最容易出現的最大剪切滑移體。實際的錨桿間距參數設計中，根據實際施工的經驗，錨桿間距一般應當小于錨桿長度的1/2。當其計算值大于錨桿長度的1/2時，可以按照其錨桿長度的1/2來作為錨桿的間距和排拒。

在噴層厚度的設計上應當以發揮支護的性能作為基本的出發點，噴層支護能夠有效的提高圍巖的穩定性，對于巷道支護具有重要的意義。這樣不僅有效的降低圍巖的壓力，而且還能夠保證噴層的穩定。在噴層厚度的施工中可以一次完成，也可以分為多次完成，但是不管是初次還是多次其總厚度都不能超過一定的限度。根據設計和施工的經驗，噴層的初始厚度一般在50 mm～100 mm之間，噴層的總厚度應當在100 mm～200 mm之間。當巷道面比較大的時候可以適當的增加噴層的厚度，對于地質比較軟弱的破碎巖層其最小厚度為100 mm，一般最小厚度為50 mm。

3 結束語

在我國煤礦的開采過程中，需要進行地下開采，露天煤礦資源比較少。在地下開采過程中需要對巷道進行設計，保證巷道的暢通和穩定。特別是隨著煤礦開采深度的不斷加深，以及開采強度的不斷加大，再加上復雜的地質條件的影響，對于煤礦巷道參數的設計提出了更高的要求，因此加強對煤礦開采過程中的巷道參數設計研究是非常有必要的。同時由于實際情況的復雜性，為了提高參數設計的應用效果，還應當加強對參數進行模擬，然后選擇合適的設計方法。

參考文獻

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