半煤岩巷快速掘进参数优化及施工组织技术研究

摘要

河南永锦能源有限公司吕沟煤矿目前已进入薄煤层开采时期,所采六4煤层厚约0.91m,围岩较为破碎为一般不稳定围岩。随着其他工作面机械化程度的提高,采掘工作面的接替日益紧张,所以其为38026采煤工作面准备的半煤岩运输下山巷道的掘进速度必须在现有爆破掘进方式的基础上有所加快。本文就是在此工程背景下通过现场调研观测数据并进行整理分析、查阅相关资料作理论分析、提出了快速掘进爆破及锚网索联合支护方案并对锚杆间排距进行了数值优化。在考虑了半煤岩巷快速成巷影响因素的基础上,对半煤岩巷锚杆支护参数、爆破参数进行优化研究,最后进行了现场工业试验,取得了良好的效果。
　　通过本文研究,采用中深孔爆破结合周边光面爆破技术,一方面将循环进尺由原来的不足0.9m提高到1.8m,另一方面应用光面爆破来保证巷道成形降低超欠挖及缓减围岩的震动破坏。从理论上确定孔壁所受的爆破初始载荷P,爆生气体准静态压力Pd,进而对爆破参数进行了理论计算,结合国内爆破实践进行类比修正,最终确定了合理的爆破参数。从主应力分布、巷道收敛、围岩塑性区等几个方面对锚杆间排距进行了数值模拟优化研究,确定采用锚杆间排距均为900mm的支护方案,并且进行了工程模拟开挖。运用工业工程相关理论对各巷道掘进主要作业工序进行了标准化定额制定,提出了适合吕沟煤矿矿半煤岩巷快速掘进的循环作业优化图表。本文提出的快速掘进方案经过现场试验,每循环进尺在1.8m以上,月进尺平均150m左右,基本无超欠挖,掘进材料成本减少将近15％。采用光面爆破后对围岩的损伤明显减弱,更有利于锚网索协调支护作用的发挥,巷道变形量及变形速度在安全可控范围之内,顶板离层值小于临界值。锚杆锚索对顶板的挤压加固及悬吊作用明显,为安全生产提供了保障,同样重要的是实现了吕沟煤矿38026运输半煤岩巷的快速高效掘进,实现了所要求的进度,为整个矿井的正常采掘接替作出了贡献。

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1 绪论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 半煤岩巷快速掘进爆破及支护研究现状

1.3 研究内容与方法

2 半煤岩巷快速掘进爆破参数的理论计算

2.1 岩石爆破载荷及裂纹发展

2.2 半煤岩巷爆破参数的选择计算

2.3 本章小节

3 半煤岩巷快速掘进锚杆支护参数优化

3.1 锚杆支护参数的数值优化

3.2 数值模拟各方案结果对比分析

3.3 巷道掘进分步开挖的模拟效果

3.4 本章小结

4 半煤岩巷快速掘进作业循环优化

4.1 循环作业优化

4.2 循环图表的优化

4.3 本章小结

5 半煤岩巷快速掘进方案应用研究

5.1 工程概况

5.2 半煤岩巷快速掘进的现场工业性试验方案

5.3 巷道爆破掘进效果及围岩位移监测分析

5.4 技术经济效益简要分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

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