軟巖礦井采區巷道優(yōu)化設計分析論文
【摘要】在礦區采礦的過(guò)程中需要修建礦井，以便于深度采礦工作的開(kāi)展。在礦井建設的過(guò)程中，會(huì )遇到一些軟巖地帶，因為巖土強度較低，給礦井采礦區巷道施工帶來(lái)了一定的難度。本文結合實(shí)際案例，就詳細的分析探討了軟巖礦井采礦區巷道的優(yōu)化設計，為我國軟巖礦井采礦巷道的設計提供了相應的案例。
【關(guān)鍵詞】軟巖；礦井；采區；巷道；優(yōu)化設計
1案例概述
某煤礦東西寬度為4.81km，南北方向的長(cháng)度為6.03km，總面積為28.99km2。在經(jīng)過(guò)詳細的勘察計算后于1990年年底移交投入生產(chǎn)。在開(kāi)采過(guò)程中采用中央立井單水平上下山開(kāi)拓，通風(fēng)方式選擇的是中央并列式通風(fēng)方式。在進(jìn)行井下生產(chǎn)的過(guò)程中，實(shí)施的是一井一面的生產(chǎn)模式，通過(guò)綜放開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采，在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現了全過(guò)程的監控生產(chǎn)，確保了生產(chǎn)過(guò)程的透明化。該煤礦原巖最大主應力值為9.79～12.05MPa，傾角為1.5～9.6°，方位角為254～274°，近水平最大主應力值約為垂直應力值的1.7倍。
2巷道圍巖變形破壞特征
因為巷道的圍巖是碎裂結構，因此其節理發(fā)育強度很低。在進(jìn)行煤礦挖掘的過(guò)程中，巷道會(huì )受到采動(dòng)的影響，進(jìn)而導致圍巖發(fā)生一定的'擠壓流動(dòng)性變形。在實(shí)際的采礦過(guò)程中，巷道所發(fā)生的變形主要具有以下特點(diǎn)：巷道在挖好后因為原來(lái)的內部壓力發(fā)生變化，使得圍巖存在較大的變形，因為巷道的存在會(huì )是整個(gè)巷道內的整體結構發(fā)生變化，導致礦壓發(fā)生劇烈的變化。在回采巷道掘進(jìn)時(shí)，巷道的頂板以及底板移近的速度最高能夠超高100mm/d。此外，巷道內圍巖流動(dòng)性較強，在挖掘后很長(cháng)一段時(shí)間都無(wú)法保持穩定，發(fā)生變形的速度相對較快。因為圍巖結構穩定性較低，因此其極易受到外界的影響，在采礦過(guò)程中無(wú)論是返修還是放炮，都會(huì )導致整體的結構發(fā)生變化，使得圍巖的變形進(jìn)一步的加大。因為巷道的底板處的移動(dòng)量要大于兩側，因此存在十分嚴重的變形形象，底板處的鼓包十分的嚴重。在礦區開(kāi)采的過(guò)程中，影響的范圍十分的大，越是靠近工作區域的巷道所受到的影響越大，變形十分的影響。
3軟巖礦井采區巷道優(yōu)化設計
為了提高亢進(jìn)采礦區巷道的整體強度，確保采礦時(shí)巷道的穩定性，相關(guān)的部門(mén)對于巷道進(jìn)行了整體的優(yōu)化設計，針對地質(zhì)條件進(jìn)行了相應的優(yōu)化設計，具體包括以下內容：
3.1巷道位置優(yōu)化
考慮到該礦區所在區域的巖層分布十分的不均勻，因此必然存在一些巖層是非軟巖地質(zhì)，因此在進(jìn)行采取選擇時(shí)，進(jìn)行巷道的開(kāi)鑿時(shí)盡量的選擇一些巖層強度較高的區域，盡量避免軟巖區域，這樣能夠有效的提高巷道的穩定性，確保采取時(shí)巷道的強度能夠滿(mǎn)足相應的適應要求。
3.2對巷道方向進(jìn)行優(yōu)化
在進(jìn)行礦區巷道設計的過(guò)程中，巷道開(kāi)挖后重新分布的應力與開(kāi)挖之前的應力比值就是應力集中系數，其能夠有效的反映出巷道中應力的集中情況。在進(jìn)行巷道設計的過(guò)程中，不同形狀的巷道在設計時(shí)其頂板的應力集中系數會(huì )跟隨自然應力比值系數的變化而進(jìn)行線(xiàn)性增加。在構造應力的作用之下，自然應力的比值系數一般都在1以上，而底板的重新分布應力因為集中程度過(guò)高，很容易被破壞，容易導致底板發(fā)生變形。因此在巷道設計的過(guò)程中一定要注意控制構造應力，其往往是導致巷道發(fā)生變形的主要原因。在進(jìn)行巷道設計的過(guò)程中，通過(guò)優(yōu)化巷道的方向能夠有效的控制構造應力，確保巷道的穩定，降低其對于巷道穩定性的影響。
3.3控制回采工作面接續
在該礦區開(kāi)采的過(guò)程中，剛開(kāi)始接續工作面采取采區內工作面前進(jìn)式跳采，導致中巷始終受到采動(dòng)壓力的影響；并同時(shí)形成“孤島”式工作面開(kāi)采的問(wèn)題，而“孤島”式開(kāi)采導致工作面兩巷始終受到采動(dòng)壓的影響。采用將中巷送到采區邊界，從采區邊界進(jìn)行后退式兩翼跳采，即一翼開(kāi)采，另一翼進(jìn)行準備；從而避免了中巷始終受到采動(dòng)壓力影響及“孤島”式工作面開(kāi)采的問(wèn)題。
3.4礦井巷道斷面幾何形狀的優(yōu)化
軟巖礦井巷道斷面幾何形狀的選定，既要滿(mǎn)足設備布置與安全運行、通風(fēng)、排水、行人等綜合需要，還要保證圍巖及支護承受應力的狀態(tài)良好，提高圍巖自支撐能力。
3.5巷道應力集中區的優(yōu)化
軟巖巷道在交叉處及曲率變化，斷面大小更迭時(shí)多在其處產(chǎn)生集中應力；為此在設計過(guò)程中盡量避免或減少大斷面巷道交岔、直角度交岔或斷面直接變換，做成曲線(xiàn)變換和斷面大小過(guò)度變換。
4結語(yǔ)
在進(jìn)行礦區開(kāi)采的過(guò)程中，礦井開(kāi)采區巷道的穩定性直接影響著(zhù)礦井的安全與開(kāi)采效率。軟巖去的礦區地質(zhì)較為松軟，并且在采礦過(guò)程中會(huì )導致礦區內圍巖發(fā)生應力變化，導致巷道發(fā)生變形，對此相關(guān)的設計人員應當對巷道進(jìn)行優(yōu)化設計，綜合采用多種方法提高巷道的穩定性，確保礦區的正常開(kāi)采。
參考文獻
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