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炮掘圆弧巷道程序化施工工艺

发布时间:2020-01-16 09:18    点击次数:116次   

  2016年第6期山童媳晨纠技7炮掘圆弧巷道程序化施工工艺侯京壮吴猛(枣庄矿业集团滨湖煤矿,山东滕州277515)摘要文章重点阐述了巷道拐弯掘进的程序化施工工艺,提出了精确计算半径、弧长、方向线等有关主要参数控制巷道拐弯技术,为巷道拐弯掘进的现场施工提供理论技术指导二关键词掘进圆弧巷道施工工艺中圈分类号TD263文献标识码Bdoi:10.3969/j.issn.100528叭.2016.06.004PrOgram construction technOlOgy 0f circular arc tunnelHouJingzhuangWuMeng(zaozhuang mining group,Binhu coal mine,Shandongrengzhou 2775l 5)Abstract:The programroadway constrIJction process in the process of the咖ing excavation was intmduced inthispaper,the roadway tllming tecllllology accurately calculating the radius,arc lengm,and direction 1ine of the mainparameters control was proposed,which proVide technical guidance theory for tuming roadway excavation in theconstruction site.Key words:“vingarc tu曲el constI-uction technologyl概述1.1现状煤矿井下采掘期间,地质条件复杂多变,受地质构造、煤层赋存条件及环形水仓布置的影响,在矿井巷道布置时不可避免地需要进行巷道拐弯掘进,由于圆弧式拐弯掘进方向线随着巷道的推进而不断变化,施工时控制难度较大,对现场施工造成了一定困难,以往通过二次施工对拐角处剥帮达到巷道设计标准,既破坏了原有材料的支护强度和围岩的完整性,增大了安全隐患,又不经济也不美观,增加了材料浪费和巷道成本,而且施工具有盲目性,减缓了施工进度。现通过电脑CAD绘图按照一定比例精确计算巷道拐弯角度、巷道拐弯圆弧内外弦长、巷道宽度,同时结合岩石硬度系数、劳动组织、炮掘单进水平等因素确定合理的施工方案,制定一套合理可行的程序化施工工艺,在现场施工中严格按照给定理论计算的数据施工,使巷道拐弯弧段更加贴近理论弧形,做到了一次性成巷。示意图见图1。1.2 参数确定施工过程中,根据巷道用途确定拐弯内半径r,收稿日期201603一08作者简介侯京壮(J988.),男。枣庄矿业集团滨湖煤矿,助理工程师根据巷道设计确定巷道宽度彳,巷道内半径确定后从而确定外半径,即R=r删,进而确定其他参数。彳一巷道净宽;a一巷道转向角;£^一内弧弧长;工外一外弧弧长;卜内半径;R一外半径;£自广单进内弦长庞三外广单进外弦长度;a广单进转向角图1 巷道拐弯理论弧形示意图1.2.1 定弧长根据巷道转向角n及内、外半径计算拐弯巷道两侧内外弧段长度,即:上内22撇/360。£外=27溯/3600万方数据 8凼童娃晨舛枝2016年第6期根据极限法则,份弦长,即:可将内、外弧长均分成若干等2.2.1巷道拐弯内外半径£内=Ⅳ三内l(Ⅳ一)上外=ⅣL外l(Ⅳ一)根据分析所掘进巷道岩石硬度系数、区队劳动组织形式及炮掘巷道单进水平,最终确定炮掘迎头循环进尺,根据《煤矿安全规程》、《煤矿作业规程》要求,为不破坏正规循环,弦长最大取值不能超过正规循环进尺,在实际施工中,外侧巷道单进进尺上⋯一般不超过正规循环进尺,从而得知转向数Ⅳ,进而求得内侧巷道单进进尺三内,即:JⅣ=£外/上外l=27矿6[/3600上外J则内侧巷道单进进尺£l~l=L内/JV=(27Fr6c/360。)/(27rr6c/360。L外1)=£外1∥月1.2.2定方向线以地测科给定的巷道中线及巷道拐点处开始拐弯,巷道拐弯时按照一定的转向角进行拐弯,则每一次循环进尺的转向角都为一个定值,设为倪.,从而确定每一次循环的方向线,即:a.=a/Ⅳ设第Ⅳ次拐弯时方向线偏移角为K,根据几何关系法则求得:当第1次拐弯时,偏移角X=1/2 0【,;当第2次拐弯时,偏移角置=3/2 0[:;当第n次拐弯时,偏移角疋=(n.1/2)仅,。2巷道工程概况以中央泵房三环水仓为例,设计长度526.34m,设计宽度4.2m(净宽),直角圆弧拐弯,内圆半径9.0m,巷道掘进岩层灰岩,含少量泥岩,中部垂直裂隙发育,岩石硬度系数8_3,属坚硬岩石。2.1 施工工艺的确定中央泵房三环水仓掘进期问,由于周边岩体为灰岩,且岩石较硬,故施工方法采用钻爆法向前掘进;巷道支护方式采用锚网喷,结合断面尺寸,劳动组织形式采用“两掘一喷”,“三八制”组织生产,同时结合本单位工人技术操作水平,根据实际工作经验总结,班正规循环进尺确定为1.5m。2.2 施工参数的确定根据圆弧角度、圆弧内外半径确定圆弧内外弧长,然后将内外弧长均分成若干等份,也可以根据实际情况确定,分成若干弦线,但最大弦长不能超过正规循环进尺,进而确定其他参数。巷道拐弯转向角仅=90。,内半径产9m,巷道净宽度爿=4.2m,则外半径尺=r叫=13.2m。2.2.2巷道拐弯内外弧长比根据巷道的转向角a及内外半径计算巷道两侧的内外弧段长度。上内22耵0[/360。=2×3.14×9.0×90/360m=14.13m£e。227嗍/360。=2×3.14×13.2×90/360m=20.72m则内、外弧长比值户£外亿内21.472.2.3 巷道拐弯单进弦长、拐向角确定根据内、外弧长比计算巷道单进弦长,每侧弧长均分成若干等份,然后连接成若干弦线,单进弦长不得大于正规循环进尺1.5m。根据实际情况,取单进外弦长三外I=1.5m,则L内1=£外l/户1.5/1.17=1.02m,从而确定一个班循环,即巷道左侧进尺1.02m,巷道右侧进尺1.5m为一个正规循环。已知单进弦长从而确定圆弧拐弯循环次数Ⅳ次完成整个拐弯。Ⅳ_三外厄外I=13.8z 14则中央泵房三环水仓直角圆弧拐弯经过14个循环进尺即可完成。从巷道拐点第一根弦线拐弯到最后一根弦线完成拐弯,弦线方向始终控制着巷道的方向,即方向线;每一根弦线按照一定的转向角进行拐弯,则每一个循环进尺的转向角为一个定值,设为院。,则6c,=a/Jv=90。/14=6.40,则:第1次拐弯时,方向线次拐弯时,方向线次拐弯时,方向线 施工工艺通过采用理论计算与实际相结合,在中央泵房直角圆弧拐弯掘进施工过程中,分解成多个程序,班进尺1.5m(内段1.02m),合理地组织了正规循(下转第】2页)万方数据 12山童堪晨斛技2016年第6期鼍::.: =:三:,:. :.::::: 三三o H!=:=!!!:::。,=========!==:::!!=========?:E●:一--一::一⋯^o(h) 85号架图5工作面支架实测工作阻力变化曲线通过对该工作面三个测区支架实测工作阻力变化曲线分析,将十个分站数据分为三组进行分析,分别为工作面上部、中部和下部测区。三个测区的监测结果汇总如表2。表2 工作面来压步距结果汇总芝下部中部上部来压步距平均值基本顶来压 \初次来压步距/m47.447.8 47.6 47.6第一次周期来压步距/m25.122.4 23.2 23.57第二次周期来压步距,m 20.821.8 20.4 21周期来压平均步距/m22.95 22.1 21.8 22.2由表2可以看出,由于工作面坚硬砂岩顶板的存在,工作面初次压力步距较大,平均为47.6m,工作面初次来压时,出现巨大声响,支架阻力短时间内出现大幅增长,工作面第二次周期来压也有类似现象出现。工作面周期来压步距平均为22.2m。由此可以推断,初次来压及第二次周期来压时坚硬顶板的运动破坏形式为剪切破坏,工作面初次来压和第二次周期来压顶板的剪切破坏运动与支架支护阻力水平偏低有较大关系,因此提高工作面支架支护阻力,可以有效地降低工作面坚硬顶板剪切破坏运动形式出现的可能性。4结论(1)坚硬顶板开采条件下,随着工作面的不断推进,煤岩层中集聚的应力值及应力集中系数随之逐渐增加,且煤层中集聚的应力值和应力集中系数较其他覆岩体大。(2)煤层中积蓄的弹性能随着工作面推进步距的增加而显著增加,采场围岩的不稳定性及发生顶板灾害的可能性也随之增加,且增加的弹性能为顶板灾害的发生提供了能量支持。(3)经现场分析可知,初次来压及第二次周期来压时坚硬顶板运动的破坏形式为剪切破坏,且可通过提高工作面支架阻力有效的降低坚硬顶板破坏形式出现的可能性。【参考文献】[1] 谭云亮,宁建国,顾士坦,等.矿山压力与岩层控制【M].北京:煤炭工业出版社,2011.[2] 钱呜高,廖协兴,许家林,等.岩层控制的关键层理论【M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.[3] 谭云亮,蒋金泉,宋扬.采场坚硬顶板二次断裂的初步研究[J].山东矿业学院学报,1990,9(2):133一138.[4] 谭云亮,王学水.煤矿坚硬项板活动过程中声发射特征的初步研究[J].岩石力学与工程学报,1992,11(3):274283.[5] 王家臣,潘卫东,李诚.葛泉矿坚硬顶板综放开采三维数值模拟[J】.采矿与安全工程学报,2008,25(3):272276.[6] 杨敬轩,鲁岩,刘长友,等.坚硬顶板条件下岩层破断及工作面矿压显现特征分析[J】.采矿与安全工程学报,2叭3,30(2):211217.(上接第8页)环。采用圆弧弦线控制巷道的方向,每一次转向角取6.4。,进而求得每一次拐弯后的方向线偏移角度,从而提高了巷道拐弯的精度,与理论值相差不大,同时确保了巷道拐弯的圆滑美观,做到了一次性成巷。3结束语(.1)采用程序化施工工艺,不但提高了正规循环进尺的能力,提高了生产效率,而且确保了巷道一次性成巷,巷道弧度圆滑美观,达到了设计要求。(2)有效减少了二次剥帮带来的材料浪费、人力消耗,提高了安全系数及贯通精度,提高了社会效益和经济效益。(3)解决了拐弯施工时的盲目性,为巷道拐弯掘进标准化施工提供了理论依据。万方数据


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