在小窑破坏区下有效提高掘进效率的方案分析

2021-03-06

当代化工研究 2021年2期

（山西兰花沁裕煤矿有限公司山西 048000）

1.小煤窑破坏区范围及特点

在煤矿事故中，如何有效解决五大灾害一直是一个难题。尤其是旧空气泛滥。在煤矿开采的发展过程中，许多地区都受到小窑的破坏，并且小窑具有强大的跨层和跨界开采能力。发生混乱和计划外的采矿现象，破坏的范围广泛。它对机械化安全采矿业务产生了巨大影响。特别是在开挖和建造小煤窑的过程中产生的废水没有排干，用于处理矿井水的存储点被重新安置，小窑的井筒未紧密关闭，并且产生了许多水滴，因此小窑破坏区周围有大量的空白空间，大量积水。在掘进过程中，小型煤炉的一些不确定性成为限制掘进效率的最重要的和主要的因素。

2.在小窑破坏区中掘进时采取放水策略

在隧道施工中，牢固贯彻“开挖前勘探”的原则，严格按照水利排水设计进行开挖，将长，短开挖方法和物探方法结合在一个工作面上。我们需要一起探索，对工作面进行联合探测。表1是在矿区中按照《煤矿安全规程》第三百七十一条规定及《山西省煤矿安全质量标准化》等相关规定，结合已揭露小煤窑破坏区（主要破坏9#煤）的实际情况而订的探放水设计方案[1]。

表1 巷道断面特征

3.煤矿巷道掘进先进勘探技术的应用

煤矿隧洞需要科学的控制模式和先进的地质勘探技术，以确保勘探结果的准确性。根据煤矿地质勘探的现状，有必要应用一种综合的3D地震勘探技术。将3D地震勘探技术应用于煤矿隧道的地质勘探时，应考虑以下几点：（1）反映3D地质勘探主观性并确保勘探取得预期效果的目的。增加钻井方法。（2）有效整合实际煤矿在生产计划中，提供至少5m的煤，以便在规划矿区之前有效地应用3D地震勘探技术[2]。为了实现至少70%的探测精度，需要进行面积检测以及塌陷柱的检测和至少30m的下落缺陷的检测。为了确保隧道的稳定性和安全性，我们必须通知有关隧道施工的信息。

当前，中国道路钻机的质量相对较低，这是影响中国道路钻机发展的重要因素。因此，要根据中国的实际公路开挖情况，开发专业的人力资源，增强专业的技能，迅速引进国外先进技术的概念，并将国外土地的概念与中国的情况结合起来。需要指导和提高独立研究，开发和创新技能。我国已经开发了足够的设备来提高道路开挖效率，还可以适当地进口先进的国外设备。还需要升级现有设备，提高设备质量，减少错误发生并确保设计流畅。

4.施工探巷前后掘进效率

负载头必须在空中装有可靠的临时支撑装置。目前，矿区需要配备临时的空中支援设备。改进的矿区双槽操纵杆也更加有效。一种新型的拧紧装置提供了具有大横截面的工作平台。还提供了高水平的临时支持，提高了安全系数，减轻了工人的劳动强度，并提高了钻井性能。也可以创建排水孔和水检测孔以提高性能。岩石隧道的建设通过研究和示范确定了最终的设备选择：重型岩石隧道的钻机，液压锁定隧道的钻线，自制挖掘机，小型盾构机。保护机电设备包括履行部门和团队的职责，以确保设备正常运行，及时供电，供水和供气以及及时交付备件。需要许多有效的方法和系统，加强瓦斯研究，创建防雷层，使用公里钻排空模块，适当确定内部瓦斯警报级别，并寻找适用于矿山和面板的四合一检测指标，并在正常矿井和面板之间取得真正的平衡。通过优化开挖地点的布局与街道开挖之间的关系，在开挖之前先对带材进行积极的预排水，可鼓励在街道的两侧开挖，开挖时沿街道形成储气区，它可溶解释放的气体量。首先开采时进行挖掘，泵送，钻孔。使用这项技术来跟踪道路两侧的隧道表面。为了减少沿道路的气体排放，应及时在道路两侧放置碎石，以排出深层气体。

(1)断面形状及支护设计论证

为解决“穿空”巷道支护问题，应对“地压”概念进行分析为了解决“通f”问题，我们需要分析“地压”的概念。总的来说，地压现象，包括原始岩石对周围岩石孔隙的饱和，已经存在了很长时间。当在采空区施加力时，部分围岩作用在另一部分围岩上。从狭义上讲，地面压力仅是指周围岩石施加在支撑上的力。由于存在地面压力，因此会发生故障。螺栓支撑是一种主动支撑方法。支撑螺栓在一个公共存储单元中形成围岩，有效地支撑巷道周围的岩石并提供采矿空间。

打开一个小熔炉会损坏煤层，并使上层退化，部分塌陷原始的道路顶板，与各层分开并破坏周围的岩石。根据机械分析，当损坏的围石撞击支撑件时，一侧的压力通常不会增加，并且顶部的压力通常过高。考虑到矩形和梯形截面主要用于拆除顶部和侧面压力低且维护时间短的隧道和洞室，我们选择了半圆形拱形或三中心拱形截面。

其中，半圆弧主要用于高顶压，低侧压且无底鼓的道路。与半圆形拱形相比，与拱顶相对的三个中央拱形的耐压性较小，但截面利用率较高。在对这两个断面的优缺点进行彻底分析之后，发现矿区的道路具有半圆形的拱形断面，以充分展示金库的高压特性。开采和损坏的区域会自然压缩一段时间，但长期存在地下空洞，分离，裂缝，洞穴区域欠压缩和采矿产生的孔隙饱和现象。当在采空区上进行道路开挖和其他工程时，原始的相对平衡被破坏，采空区“被激活”。螺栓支撑是一个主动梁系统，支撑理论主要包括悬架，复合梁和加固理论。周围的岩石主要由螺栓组成，并形成一个共用的存储单元，可以根据矿山的实际情况有效地支撑道路周围的岩石。顶板和顶板没有完全分开或在某些区域没有掉落。螺栓不能有效地为周围的岩石提供共同的支撑。

螺钉支撑方案不可行。考虑对金属的可收缩支撑。即，在U型钢棚与屋顶之间的U型钢棚接合处填充有背板，并添加了附加的压射板。这可以使接头紧密填充，从而改善钢棚与周围岩石的相互作用，并最大程度地增加U型钢棚拱的支撑作用。在超压较高的区域，可以将U型小屋的地板横梁埋入U型小屋的地板中，以防止U型小屋的支腿缩回或变形。地板梁由圆形或方形木材制成，具体取决于道路的宽度。U型小屋和地板横梁形成整体，增加了支撑小屋支腿强度的面积，并有效防止了小屋支腿被挤压在一起或向后拉。另外，可以将其喷洒成整体形成多个U型小屋，这对于防止局部小屋的腿在压力下变形是有效的。经过大量分析比较的结果，断面形状确定为半圆拱形或三中心拱形断面，支撑方式为U型小屋，并增加了引水通道。

(2)巷道布置方案研究

根据隧道设备的规格，隧道的使用，安装要求以及截面优化和降低成本的要求，采矿隧道的净高度为2.8m。沿道路行驶时，煤层的厚度大于道路的设计高度。因此，在调试煤层的屋顶或地板时，需确定街道计划。因此，在第一个矿井中，我们选择地下车道作为测试道路，测试长度为60m。沿两个煤顶挖一个隧道。开挖试验路后，柔软的煤层阻止了U型小屋的支腿掉落在坚固的地面上，导致小屋的支腿明显后退，推动了屋顶和两侧，成为U型。经过全面分析，再决定沿底板进行挖掘。

(3)掘进方式研究

由于破坏工作对周围的岩石造成巨大破坏，难以拆除软煤层和塌陷的顶板的上部，并且顶板易于局部塌陷。因此，我们选择了综合挖掘方法。使用全开挖和一次性的掘进方法开始使用全机械式矿用挖掘机进行切割，施工进度很困难，顶板和前煤壁会倒塌，破碎的顶板会再次倒塌。它会干扰道路的屋顶和前部控件。然后对其进行了修改，以便切断小屋梁和小屋的支腿，然后从前面“轻轻地”（不稳定的屋顶表面）将其砍掉。如果煤壁较软且呈板状，则可以在前面悬挂钢丝网进行保护。该方法用于改善不稳定区域的顶板和煤壁的某些有效控制。