如何對(duì)煤礦開采過程中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)

王立順

摘 要 煤炭作為我國(guó)重要的能源，隨著社會(huì)的快速發(fā)展對(duì)能源的需求也越來越大。煤礦也隨著開采強(qiáng)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(duì)于煤炭的支護(hù)提出了更高的要求。通過對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，能夠有效的保證巷道的強(qiáng)度和安全，對(duì)于煤礦開采的順利進(jìn)行具有重要的意義。

關(guān)鍵詞 煤礦開采；各項(xiàng)參數(shù)；合理設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TD802 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）06-0170-01

在煤礦的開采過程中，巷道支護(hù)技術(shù)是其中關(guān)鍵的技術(shù)，設(shè)計(jì)合理、安全有效的巷道支護(hù)是保證煤礦開采的基本條件。在巷道支護(hù)的設(shè)計(jì)中，有多種方法可以選擇，不同的方法具有各種的優(yōu)點(diǎn)。錨桿支護(hù)在巷道的支護(hù)中逐漸發(fā)揮了重要的作用，同時(shí)也提高了錨桿的設(shè)計(jì)方法。

1 煤礦支護(hù)技術(shù)難度及參數(shù)設(shè)計(jì)重要性

煤礦開采深度的增加，增加了煤礦開采環(huán)境的復(fù)雜性，在開采之前需要根據(jù)勘探的數(shù)據(jù)加強(qiáng)對(duì)支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)。通過加強(qiáng)支護(hù)設(shè)計(jì)，能夠有效的保證煤礦高地溫、高地應(yīng)力等因素的干擾。同時(shí)增強(qiáng)煤礦支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)，還能夠有效的防止煤礦瓦斯突出以及突水等事故的發(fā)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(yīng)力也不斷的變大，特別是在一些地質(zhì)構(gòu)造比較薄弱的區(qū)域，其殘余構(gòu)造應(yīng)力也更大。這些地質(zhì)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(hù)的難度。

在煤礦巷道的支護(hù)技術(shù)上，經(jīng)歷了早期的木支護(hù)、型鋼支護(hù)以及現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的錨桿支護(hù)，根據(jù)研究和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)錨桿支護(hù)具有經(jīng)濟(jì)有效的優(yōu)點(diǎn)。和其他支護(hù)技術(shù)相比，錨桿支護(hù)能夠有效的滿足巷道支護(hù)的要求，同時(shí)也降低了巷道的支護(hù)成本，對(duì)于降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度具有重要的幫助。同時(shí)錨桿支護(hù)也簡(jiǎn)化了端頭支護(hù)和超前支護(hù)工藝，實(shí)現(xiàn)了煤礦開采的安全生產(chǎn)，對(duì)于提高煤炭的開采效率和產(chǎn)量提供了技術(shù)條件。同時(shí)錨桿支護(hù)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的煤礦開采中得到了普遍的應(yīng)用，對(duì)于實(shí)現(xiàn)煤礦開采的高產(chǎn)具有重要的支持。錨桿支護(hù)還能夠和其他的支護(hù)方式聯(lián)合起來，不僅增加了巷道表面的作用力，同時(shí)也增加了巷道圍巖的內(nèi)部作用力。

2 煤礦開采支護(hù)技術(shù)參數(shù)的合理設(shè)計(jì)

在巷道軟巖的防護(hù)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(hù)技術(shù)的復(fù)雜性，同時(shí)也決定了錨桿支護(hù)過程中參數(shù)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。利用單一的支護(hù)方式往往很難取得良好的支護(hù)效果，所以在巷道工程的支護(hù)中逐漸出現(xiàn)了由單一的支護(hù)形式而發(fā)展為聯(lián)合支護(hù)的形式。這種支護(hù)形式能夠充分的利用各種支護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，保證了巷道圍巖的初期穩(wěn)定。

在錨桿支護(hù)理論中有多種方法可以選擇，主要由組合梁技術(shù)、懸吊技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)公式等，不同的理論方法也具有不同的特點(diǎn)。不同的理論方法計(jì)算出的支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)不同，而且其適用條件也不同，這和地質(zhì)條件以及圍巖的條件具有密切的關(guān)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(wěn)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(wěn)定。組合梁是在軟薄層巖石中，通過錨桿的預(yù)拉應(yīng)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(jié)構(gòu)。這種處理技術(shù)不僅阻止了巖塊的掉落，而且也提高了圍巖的承載能力。經(jīng)驗(yàn)公式主要是根據(jù)觀測(cè)的結(jié)果和錨桿使用的經(jīng)驗(yàn)，而得到的公式。

在錨桿支護(hù)中產(chǎn)生了不同的支護(hù)方法和理論，它們?yōu)橹ёo(hù)的參數(shù)設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。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(yīng)當(dāng)做好對(duì)錨桿的設(shè)計(jì)。在巷道的壁面和中性點(diǎn)之間的錨桿上對(duì)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(fā)生變形，防止圍巖出現(xiàn)松動(dòng)等地質(zhì)破壞的現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)對(duì)錨桿距離進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。為了合理的確定錨桿之間的距離，應(yīng)當(dāng)根據(jù)錨桿中性點(diǎn)可能是圍巖約束區(qū)域出現(xiàn)的最大應(yīng)力頂點(diǎn)的思想，利用數(shù)學(xué)方法來計(jì)算相應(yīng)的間距。假設(shè)某錨桿的中性點(diǎn)為n，其半徑為p，過n點(diǎn)和圍巖相交于點(diǎn)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(xiàn)的最大剪切滑移體。實(shí)際的錨桿間距參數(shù)設(shè)計(jì)中，根據(jù)實(shí)際施工的經(jīng)驗(yàn)，錨桿間距一般應(yīng)當(dāng)小于錨桿長(zhǎng)度的1/2。當(dāng)其計(jì)算值大于錨桿長(zhǎng)度的1/2時(shí)，可以按照其錨桿長(zhǎng)度的1/2來作為錨桿的間距和排拒。

在噴層厚度的設(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)以發(fā)揮支護(hù)的性能作為基本的出發(fā)點(diǎn)，噴層支護(hù)能夠有效的提高圍巖的穩(wěn)定性，對(duì)于巷道支護(hù)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(wěn)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(jù)設(shè)計(jì)和施工的經(jīng)驗(yàn)，噴層的初始厚度一般在50 mm～100 mm之間，噴層的總厚度應(yīng)當(dāng)在100 mm～200 mm之間。當(dāng)巷道面比較大的時(shí)候可以適當(dāng)?shù)脑黾訃妼拥暮穸?，?duì)于地質(zhì)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(jié)束語

在我國(guó)煤礦的開采過程中，需要進(jìn)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(duì)巷道進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證巷道的暢通和穩(wěn)定。特別是隨著煤礦開采深度的不斷加深，以及開采強(qiáng)度的不斷加大，再加上復(fù)雜的地質(zhì)條件的影響，對(duì)于煤礦巷道參數(shù)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，因此加強(qiáng)對(duì)煤礦開采過程中的巷道參數(shù)設(shè)計(jì)研究是非常有必要的。同時(shí)由于實(shí)際情況的復(fù)雜性，為了提高參數(shù)設(shè)計(jì)的應(yīng)用效果，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)參數(shù)進(jìn)行模擬，然后選擇合適的設(shè)計(jì)方法。

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