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煤矿膏体充填-煤矿高水充-煤矿充填-煤矿充填开采-峰峰矿区凯达金属制品有限公司
来源:www.ffkkd.com 发布时间:2020年10月23日

 工程概述
A 矿为新建矿井,井下 2203 巷道为首采作业面,设计沿着 3# 煤层底板布设。该煤层厚度均值为 15.2 m,倾角均值 3°,但由于整个煤层发育紊乱,破碎性较强且含有多层矸石,巷道掘进布设难度较大。原始设计将 2203 巷道设计为直角矩形,其断面尺寸 (宽×高为 5 200 mm×3 700 mm,顶部支护锚杆选用直径22 mm、长度 2 400 mm的高强度玻璃钢锚杆,布设排间距为 1 000 mm×900 mm;锚索选用直径 17.8 mm、长度8 300 mm 的钢绞丝锚索,布设方式为“三三三”,排间距为 2 000 mm×2 000 mm。左侧巷帮支护使用直径20 mm、长度 2 200 mm 的玻璃钢锚杆,右侧巷帮使用直径 22 mm、长度 2 400 mm 的玻璃钢锚杆,两帮布设排间距均为 1 200 mm×1 000 mm。同时,在巷道上部肩窝处布设补强锚杆,所用型号与顶板锚杆相同。煤矿膏体充填

2 煤矿快速掘进技术优化分析

2.1 影响煤巷快速掘进的主要因素

2.1.1 地质条件

地壳变动、特殊地质构造等因素对矿井煤巷掘进的影响是天然且难以改变的,因此,需要通过其他方式加快掘进速度等。

2.1.2 掘进设备

对于矿井煤巷掘进作业而言,其常用的掘支配套设备主要有 3 种。通过对 3 种方式的比对分析,发现“连续采煤机+锚杆钻机”的作业方式适用于顶底板条件良好的多巷掘进或两巷掘进作业,不适用于破碎顶板煤巷掘进;掘锚联合支护系统能够在确保掘进与支护安全的同时,适应绝大多数的作业条件,但需要巷道底板平缓、硬度较大且巷道长度较长,同样不适用于 A 矿作业。因此,现阶段 A 矿井下煤巷掘进采用“悬臂式掘进机+单体锚杆钻机”的作业方式,整体掘进效率偏低,需通过支护优化提升掘进效率煤矿高水充填

2.1.3 施工组织

在地质条件和设备相当的情况下,施工管理质量对生产掘进速度有直接影响,比如工人作业的积极性,施工组织循环作业安排是否合理等,均会影响掘进速度[5]。

2.1.4 支护技术

鉴于井下巷道作业环境的复杂性和多变性,确保支护参数的支撑状况能够与变形状态相吻合,对于保障支护效果有重要意义。

2.2 煤巷快速掘进参数优化分析

2.2.1 模型的构建

运用 FLAC3D 数值模拟手段,结合 2203 巷道实际地质状况构建三维立体模型,模型尺寸为 50 m×6 m×45 m。模型上部设定为自由面,施加垂直载荷 (强度设定为 9 MPa),巷道开挖模拟为全断面一次开挖,一掘一锚,模拟开挖进尺为 1 000 mm。模型运行计算采用库仑-摩尔准则。煤矿充填

2.2.2 支护方案比对分析

在综合分析巷道支护质量和速度的前提下,提出表 2 所示的不同支护方案。

2.2.3 模拟结果分析

借助数值模拟软件对上述 4 种不同方案的支护效果进行模拟分析,模拟结果如表 3 所示。分析表 3可知,4 种支护方案中方案三的支护效果相较于其他支护方案,在各个方面效果更好,特别是巷帮塑性区的面积范围缩小超过 12%,巷帮锚杆锚固力最大值降低 27%,顶板移动变形量超过 23%。通过支护优化作业,巷道正常运转中的稳定性大幅增加,特别是巷道整体作业中的支护安全性增幅明显。通过对上述数据的分析可知,相较于原有支护方案,巷道顶板肩窝处的锚杆挪移至巷帮位置后,作业时间缩减 210 min。同时,通过优化作业,巷道顶板锚索通过对相应钢带锚杆的替换,可节省锚杆布设数量3 排,总体计算可节约施工时间 300 min,对于提升掘进速率有显著影响峰峰矿区凯达金属制品有限公司