試論二次動壓巷道支護設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化

李勇強

摘 要：煤礦挖掘工作通常是一項連續(xù)不斷的工作，它對各項工作之間的銜接要求較高，因此，有的情況下會對煤礦巷道進行二次使用，這就會造成動壓巷道內(nèi)的氣壓不穩(wěn)定，導(dǎo)致動壓巷道扭曲變形，嚴重影響巷道支護維護工作，為了提高二次動壓巷道支護的承壓能力，應(yīng)該對支護進行優(yōu)化設(shè)計，并給出詳盡的設(shè)計參數(shù)。本文首先介紹了某礦區(qū)的工程概況；接著分析了某礦區(qū)巷道采用的支護技術(shù)現(xiàn)狀和存在的問題；然后用正交數(shù)值試驗設(shè)計的方法對二次動壓巷道錨固支護模型做出設(shè)計；最后，對二次動壓巷道錨固支護技術(shù)的參數(shù)提出優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：二次動壓 巷道支護設(shè)計 參數(shù)優(yōu)化

中圖分類號：TD353 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）0049-01

二次動壓極易造成采場巷道扭曲變形，因此，應(yīng)該對二次動壓巷道的支護模型進行優(yōu)化設(shè)計，并對具體參數(shù)進行優(yōu)化。某礦區(qū)所采用的錨固支護技術(shù)就最大程度上維護了采場巷道的穩(wěn)定性，保證了礦區(qū)的安全性，一定程度上增加了礦區(qū)的經(jīng)濟效益。另外，由于采煤工作機械化以及采煤深度的不斷增加，采煤工作對巷道的面積以及對巷道內(nèi)氣壓的變化要求也就越來越高。而且，由于一次采動后，如果對巷道支護體系沒有進行及時的調(diào)整和護理，就會給二次采動工作施工穩(wěn)定性造成一定的困擾。文章分析了某礦區(qū)二次動壓巷道支護技術(shù)所存在缺陷，并針對支護技術(shù)存在的缺陷提出了具體的支護模型設(shè)計方案以及詳盡的優(yōu)化參數(shù)。

1 某煤礦工程概況

某煤礦位于河南省境內(nèi)，煤礦核定生產(chǎn)能力為280萬噸。該煤礦的平均深度為500 m，煤層平均厚度為2.6 m。整個煤層的傾斜度在6°～8°之間，煤層的堅硬系數(shù)為f為2～3。該煤層的基本頂板多為灰、灰黑色粉砂巖、細砂巖及泥巖，平均厚 7.55 m；直接頂板為深灰—灰色致密砂質(zhì)泥巖，平均厚1.93 m。底板為灰白色粉、細砂巖。

2 某礦區(qū)巷道采用的支護技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題

某礦區(qū)巷道采用的支護方式為錨網(wǎng)索噴和加設(shè)梯形工字鋼棚支護。支護技術(shù)的支護材料基本上金屬構(gòu)成的。梯形工字鋼棚式支護技術(shù)不能主動對二次動壓巷道內(nèi)的圍巖施加支撐力。所以，當(dāng)一次采礦工作結(jié)束后，巷道內(nèi)的圍巖基本上就發(fā)生了變形。通常情況下，巷道頂部的巖層會發(fā)生與整個礦體分離剝落的情況，這就導(dǎo)致支架嚴重損壞，而且沒辦法維修，當(dāng)發(fā)生這樣的情況的時候，巷道就只能報廢而重新開發(fā)一條新的巷道，這無疑增加了采礦成本。

3 錨固支護技術(shù)正交數(shù)值實驗設(shè)計

隨著采礦深度的不斷加大，對礦區(qū)二次動壓巷道支護技術(shù)也提出客觀要求，傳統(tǒng)煤礦開采過程中所用的金屬支架已經(jīng)遠遠不能滿足深層采煤的技術(shù)要求，因此，錨固支護技術(shù)正被越來越多的煤礦開采單位應(yīng)用于實際煤礦挖掘工作中。在采用錨固支護技術(shù)之前，應(yīng)該利用正交數(shù)值的方法，根據(jù)巷道內(nèi)的各個因素水平，來對錨固支護技術(shù)方案進行模擬。

在對二次動壓巷道支護設(shè)計的時候，首先應(yīng)該對二次動壓巷道的整個應(yīng)力場進行分析與研究。并且結(jié)合二次應(yīng)力、頂板、兩幫等因素來分析錨固支護技術(shù)設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化的具體數(shù)據(jù)指標(biāo)。這些數(shù)據(jù)指標(biāo)的建立是通過模擬采礦作業(yè)對動壓巷道的實際情況進行分析統(tǒng)計而得來的。二次動壓巷道錨固支護正交數(shù)值試驗設(shè)計數(shù)據(jù)指標(biāo)詳情見表1。

4 二次動壓巷道支護設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化方案

上述正交數(shù)值試驗設(shè)計數(shù)值指標(biāo)為二次動壓巷道支護設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支撐。這些數(shù)據(jù)指標(biāo)還表明了錨桿和錨固對支架具有很強的固定作用，它能夠增加支架對圍巖的支撐能力，這樣一來，就能保障巷道的穩(wěn)定性。在制定二次動壓巷道支護技術(shù)優(yōu)化方案的時候應(yīng)該考慮巷道穩(wěn)定性、頂板相對收斂率、兩幫相對收斂率、巷道最大位移矢量和巷道支護費這些指標(biāo)因素，來建立錨固支護設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化方案。優(yōu)化方案詳細參數(shù)見下表2。

5 結(jié)語

二次動壓巷道支護技術(shù)體現(xiàn)出來的穩(wěn)定性反映了當(dāng)巷道發(fā)生變形扭曲的時候，該項支護技術(shù)能否對巷道起到足夠的支撐作用。為了保護和維持巷道的穩(wěn)定性，防止巷道因為圍巖應(yīng)力變化而造成的巷道變形，應(yīng)該對巷道采取錨固支護技術(shù)對巷道進行維護，這樣才能保護圍巖的穩(wěn)定性，保障礦井的安全。

巷道穩(wěn)定系數(shù)及最大位矢量反應(yīng)了二次動壓巷道所具有的抗壓能力、而頂板收斂度則反映了二次動壓巷道使用率的高低。另外，二次動壓巷道的應(yīng)力環(huán)境是對巷道穩(wěn)定性造成威脅的最重要原因。通常情況下，我們不能改變巷道的應(yīng)力環(huán)境，只能提高巷道支護技術(shù)水平來保證礦區(qū)的安全。

綜上所述，優(yōu)化二次動壓巷道支護技術(shù)時，應(yīng)該改變原先的棚式支架支護技術(shù)，積極選用主動支護方式，綜合環(huán)境、成本、費用等方面因素合理選用錨固支護技術(shù)方案參數(shù)，從而達到優(yōu)化巷道二次動壓支護的目的。

參考文獻

[1] 范育青，劉玉成，王昌琪，等.深井高應(yīng)力動壓綜放巷道支護技術(shù)研究與應(yīng)用[J].礦冶工程，2013，33（3）.

[2] 楊玉亮.采動巷道支護參數(shù)優(yōu)化設(shè)計研究[J].煤炭技術(shù)，2011，30（3）.

[3] 韓杪.在動壓下二次復(fù)用巷道支護探析[J].山西焦煤科技，2009（z1）.

[4] 陳寶元.桁架錨索支護技術(shù)在二次動壓巷道中的應(yīng)用[J].煤礦開采，2010，15（4）.endprint

摘 要：煤礦挖掘工作通常是一項連續(xù)不斷的工作，它對各項工作之間的銜接要求較高，因此，有的情況下會對煤礦巷道進行二次使用，這就會造成動壓巷道內(nèi)的氣壓不穩(wěn)定，導(dǎo)致動壓巷道扭曲變形，嚴重影響巷道支護維護工作，為了提高二次動壓巷道支護的承壓能力，應(yīng)該對支護進行優(yōu)化設(shè)計，并給出詳盡的設(shè)計參數(shù)。本文首先介紹了某礦區(qū)的工程概況；接著分析了某礦區(qū)巷道采用的支護技術(shù)現(xiàn)狀和存在的問題；然后用正交數(shù)值試驗設(shè)計的方法對二次動壓巷道錨固支護模型做出設(shè)計；最后，對二次動壓巷道錨固支護技術(shù)的參數(shù)提出優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：二次動壓 巷道支護設(shè)計 參數(shù)優(yōu)化

中圖分類號：TD353 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）0049-01

二次動壓極易造成采場巷道扭曲變形，因此，應(yīng)該對二次動壓巷道的支護模型進行優(yōu)化設(shè)計，并對具體參數(shù)進行優(yōu)化。某礦區(qū)所采用的錨固支護技術(shù)就最大程度上維護了采場巷道的穩(wěn)定性，保證了礦區(qū)的安全性，一定程度上增加了礦區(qū)的經(jīng)濟效益。另外，由于采煤工作機械化以及采煤深度的不斷增加，采煤工作對巷道的面積以及對巷道內(nèi)氣壓的變化要求也就越來越高。而且，由于一次采動后，如果對巷道支護體系沒有進行及時的調(diào)整和護理，就會給二次采動工作施工穩(wěn)定性造成一定的困擾。文章分析了某礦區(qū)二次動壓巷道支護技術(shù)所存在缺陷，并針對支護技術(shù)存在的缺陷提出了具體的支護模型設(shè)計方案以及詳盡的優(yōu)化參數(shù)。

1 某煤礦工程概況

某煤礦位于河南省境內(nèi)，煤礦核定生產(chǎn)能力為280萬噸。該煤礦的平均深度為500 m，煤層平均厚度為2.6 m。整個煤層的傾斜度在6°～8°之間，煤層的堅硬系數(shù)為f為2～3。該煤層的基本頂板多為灰、灰黑色粉砂巖、細砂巖及泥巖，平均厚 7.55 m；直接頂板為深灰—灰色致密砂質(zhì)泥巖，平均厚1.93 m。底板為灰白色粉、細砂巖。

2 某礦區(qū)巷道采用的支護技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題

某礦區(qū)巷道采用的支護方式為錨網(wǎng)索噴和加設(shè)梯形工字鋼棚支護。支護技術(shù)的支護材料基本上金屬構(gòu)成的。梯形工字鋼棚式支護技術(shù)不能主動對二次動壓巷道內(nèi)的圍巖施加支撐力。所以，當(dāng)一次采礦工作結(jié)束后，巷道內(nèi)的圍巖基本上就發(fā)生了變形。通常情況下，巷道頂部的巖層會發(fā)生與整個礦體分離剝落的情況，這就導(dǎo)致支架嚴重損壞，而且沒辦法維修，當(dāng)發(fā)生這樣的情況的時候，巷道就只能報廢而重新開發(fā)一條新的巷道，這無疑增加了采礦成本。

3 錨固支護技術(shù)正交數(shù)值實驗設(shè)計

隨著采礦深度的不斷加大，對礦區(qū)二次動壓巷道支護技術(shù)也提出客觀要求，傳統(tǒng)煤礦開采過程中所用的金屬支架已經(jīng)遠遠不能滿足深層采煤的技術(shù)要求，因此，錨固支護技術(shù)正被越來越多的煤礦開采單位應(yīng)用于實際煤礦挖掘工作中。在采用錨固支護技術(shù)之前，應(yīng)該利用正交數(shù)值的方法，根據(jù)巷道內(nèi)的各個因素水平，來對錨固支護技術(shù)方案進行模擬。

在對二次動壓巷道支護設(shè)計的時候，首先應(yīng)該對二次動壓巷道的整個應(yīng)力場進行分析與研究。并且結(jié)合二次應(yīng)力、頂板、兩幫等因素來分析錨固支護技術(shù)設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化的具體數(shù)據(jù)指標(biāo)。這些數(shù)據(jù)指標(biāo)的建立是通過模擬采礦作業(yè)對動壓巷道的實際情況進行分析統(tǒng)計而得來的。二次動壓巷道錨固支護正交數(shù)值試驗設(shè)計數(shù)據(jù)指標(biāo)詳情見表1。

4 二次動壓巷道支護設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化方案

上述正交數(shù)值試驗設(shè)計數(shù)值指標(biāo)為二次動壓巷道支護設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支撐。這些數(shù)據(jù)指標(biāo)還表明了錨桿和錨固對支架具有很強的固定作用，它能夠增加支架對圍巖的支撐能力，這樣一來，就能保障巷道的穩(wěn)定性。在制定二次動壓巷道支護技術(shù)優(yōu)化方案的時候應(yīng)該考慮巷道穩(wěn)定性、頂板相對收斂率、兩幫相對收斂率、巷道最大位移矢量和巷道支護費這些指標(biāo)因素，來建立錨固支護設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化方案。優(yōu)化方案詳細參數(shù)見下表2。

5 結(jié)語

二次動壓巷道支護技術(shù)體現(xiàn)出來的穩(wěn)定性反映了當(dāng)巷道發(fā)生變形扭曲的時候，該項支護技術(shù)能否對巷道起到足夠的支撐作用。為了保護和維持巷道的穩(wěn)定性，防止巷道因為圍巖應(yīng)力變化而造成的巷道變形，應(yīng)該對巷道采取錨固支護技術(shù)對巷道進行維護，這樣才能保護圍巖的穩(wěn)定性，保障礦井的安全。

巷道穩(wěn)定系數(shù)及最大位矢量反應(yīng)了二次動壓巷道所具有的抗壓能力、而頂板收斂度則反映了二次動壓巷道使用率的高低。另外，二次動壓巷道的應(yīng)力環(huán)境是對巷道穩(wěn)定性造成威脅的最重要原因。通常情況下，我們不能改變巷道的應(yīng)力環(huán)境，只能提高巷道支護技術(shù)水平來保證礦區(qū)的安全。

綜上所述，優(yōu)化二次動壓巷道支護技術(shù)時，應(yīng)該改變原先的棚式支架支護技術(shù)，積極選用主動支護方式，綜合環(huán)境、成本、費用等方面因素合理選用錨固支護技術(shù)方案參數(shù)，從而達到優(yōu)化巷道二次動壓支護的目的。

參考文獻

[1] 范育青，劉玉成，王昌琪，等.深井高應(yīng)力動壓綜放巷道支護技術(shù)研究與應(yīng)用[J].礦冶工程，2013，33（3）.

[2] 楊玉亮.采動巷道支護參數(shù)優(yōu)化設(shè)計研究[J].煤炭技術(shù)，2011，30（3）.

[3] 韓杪.在動壓下二次復(fù)用巷道支護探析[J].山西焦煤科技，2009（z1）.

[4] 陳寶元.桁架錨索支護技術(shù)在二次動壓巷道中的應(yīng)用[J].煤礦開采，2010，15（4）.endprint

摘 要：煤礦挖掘工作通常是一項連續(xù)不斷的工作，它對各項工作之間的銜接要求較高，因此，有的情況下會對煤礦巷道進行二次使用，這就會造成動壓巷道內(nèi)的氣壓不穩(wěn)定，導(dǎo)致動壓巷道扭曲變形，嚴重影響巷道支護維護工作，為了提高二次動壓巷道支護的承壓能力，應(yīng)該對支護進行優(yōu)化設(shè)計，并給出詳盡的設(shè)計參數(shù)。本文首先介紹了某礦區(qū)的工程概況；接著分析了某礦區(qū)巷道采用的支護技術(shù)現(xiàn)狀和存在的問題；然后用正交數(shù)值試驗設(shè)計的方法對二次動壓巷道錨固支護模型做出設(shè)計；最后，對二次動壓巷道錨固支護技術(shù)的參數(shù)提出優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：二次動壓 巷道支護設(shè)計 參數(shù)優(yōu)化

中圖分類號：TD353 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）0049-01

二次動壓極易造成采場巷道扭曲變形，因此，應(yīng)該對二次動壓巷道的支護模型進行優(yōu)化設(shè)計，并對具體參數(shù)進行優(yōu)化。某礦區(qū)所采用的錨固支護技術(shù)就最大程度上維護了采場巷道的穩(wěn)定性，保證了礦區(qū)的安全性，一定程度上增加了礦區(qū)的經(jīng)濟效益。另外，由于采煤工作機械化以及采煤深度的不斷增加，采煤工作對巷道的面積以及對巷道內(nèi)氣壓的變化要求也就越來越高。而且，由于一次采動后，如果對巷道支護體系沒有進行及時的調(diào)整和護理，就會給二次采動工作施工穩(wěn)定性造成一定的困擾。文章分析了某礦區(qū)二次動壓巷道支護技術(shù)所存在缺陷，并針對支護技術(shù)存在的缺陷提出了具體的支護模型設(shè)計方案以及詳盡的優(yōu)化參數(shù)。

1 某煤礦工程概況

某煤礦位于河南省境內(nèi)，煤礦核定生產(chǎn)能力為280萬噸。該煤礦的平均深度為500 m，煤層平均厚度為2.6 m。整個煤層的傾斜度在6°～8°之間，煤層的堅硬系數(shù)為f為2～3。該煤層的基本頂板多為灰、灰黑色粉砂巖、細砂巖及泥巖，平均厚 7.55 m；直接頂板為深灰—灰色致密砂質(zhì)泥巖，平均厚1.93 m。底板為灰白色粉、細砂巖。

2 某礦區(qū)巷道采用的支護技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題

某礦區(qū)巷道采用的支護方式為錨網(wǎng)索噴和加設(shè)梯形工字鋼棚支護。支護技術(shù)的支護材料基本上金屬構(gòu)成的。梯形工字鋼棚式支護技術(shù)不能主動對二次動壓巷道內(nèi)的圍巖施加支撐力。所以，當(dāng)一次采礦工作結(jié)束后，巷道內(nèi)的圍巖基本上就發(fā)生了變形。通常情況下，巷道頂部的巖層會發(fā)生與整個礦體分離剝落的情況，這就導(dǎo)致支架嚴重損壞，而且沒辦法維修，當(dāng)發(fā)生這樣的情況的時候，巷道就只能報廢而重新開發(fā)一條新的巷道，這無疑增加了采礦成本。

3 錨固支護技術(shù)正交數(shù)值實驗設(shè)計

隨著采礦深度的不斷加大，對礦區(qū)二次動壓巷道支護技術(shù)也提出客觀要求，傳統(tǒng)煤礦開采過程中所用的金屬支架已經(jīng)遠遠不能滿足深層采煤的技術(shù)要求，因此，錨固支護技術(shù)正被越來越多的煤礦開采單位應(yīng)用于實際煤礦挖掘工作中。在采用錨固支護技術(shù)之前，應(yīng)該利用正交數(shù)值的方法，根據(jù)巷道內(nèi)的各個因素水平，來對錨固支護技術(shù)方案進行模擬。

在對二次動壓巷道支護設(shè)計的時候，首先應(yīng)該對二次動壓巷道的整個應(yīng)力場進行分析與研究。并且結(jié)合二次應(yīng)力、頂板、兩幫等因素來分析錨固支護技術(shù)設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化的具體數(shù)據(jù)指標(biāo)。這些數(shù)據(jù)指標(biāo)的建立是通過模擬采礦作業(yè)對動壓巷道的實際情況進行分析統(tǒng)計而得來的。二次動壓巷道錨固支護正交數(shù)值試驗設(shè)計數(shù)據(jù)指標(biāo)詳情見表1。

4 二次動壓巷道支護設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化方案

上述正交數(shù)值試驗設(shè)計數(shù)值指標(biāo)為二次動壓巷道支護設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支撐。這些數(shù)據(jù)指標(biāo)還表明了錨桿和錨固對支架具有很強的固定作用，它能夠增加支架對圍巖的支撐能力，這樣一來，就能保障巷道的穩(wěn)定性。在制定二次動壓巷道支護技術(shù)優(yōu)化方案的時候應(yīng)該考慮巷道穩(wěn)定性、頂板相對收斂率、兩幫相對收斂率、巷道最大位移矢量和巷道支護費這些指標(biāo)因素，來建立錨固支護設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化方案。優(yōu)化方案詳細參數(shù)見下表2。

5 結(jié)語

二次動壓巷道支護技術(shù)體現(xiàn)出來的穩(wěn)定性反映了當(dāng)巷道發(fā)生變形扭曲的時候，該項支護技術(shù)能否對巷道起到足夠的支撐作用。為了保護和維持巷道的穩(wěn)定性，防止巷道因為圍巖應(yīng)力變化而造成的巷道變形，應(yīng)該對巷道采取錨固支護技術(shù)對巷道進行維護，這樣才能保護圍巖的穩(wěn)定性，保障礦井的安全。

巷道穩(wěn)定系數(shù)及最大位矢量反應(yīng)了二次動壓巷道所具有的抗壓能力、而頂板收斂度則反映了二次動壓巷道使用率的高低。另外，二次動壓巷道的應(yīng)力環(huán)境是對巷道穩(wěn)定性造成威脅的最重要原因。通常情況下，我們不能改變巷道的應(yīng)力環(huán)境，只能提高巷道支護技術(shù)水平來保證礦區(qū)的安全。

綜上所述，優(yōu)化二次動壓巷道支護技術(shù)時，應(yīng)該改變原先的棚式支架支護技術(shù)，積極選用主動支護方式，綜合環(huán)境、成本、費用等方面因素合理選用錨固支護技術(shù)方案參數(shù)，從而達到優(yōu)化巷道二次動壓支護的目的。

參考文獻

[1] 范育青，劉玉成，王昌琪，等.深井高應(yīng)力動壓綜放巷道支護技術(shù)研究與應(yīng)用[J].礦冶工程，2013，33（3）.

[2] 楊玉亮.采動巷道支護參數(shù)優(yōu)化設(shè)計研究[J].煤炭技術(shù)，2011，30（3）.

[3] 韓杪.在動壓下二次復(fù)用巷道支護探析[J].山西焦煤科技，2009（z1）.

[4] 陳寶元.桁架錨索支護技術(shù)在二次動壓巷道中的應(yīng)用[J].煤礦開采，2010，15（4）.endprint