軟巖礦井採區巷道最佳化設計分析論文
軟巖礦井採區巷道最佳化設計分析論文
【摘要】在礦區採礦的過程中需要修建礦井，以便於深度採礦工作的開展。在礦井建設的過程中，會遇到一些軟巖地帶，因為岩土強度較低，給礦井採礦區巷道施工帶來了一定的難度。本文結合實際案例，就詳細的分析探討了軟巖礦井採礦區巷道的最佳化設計，為我國軟巖礦井採礦巷道的設計提供了相應的案例。
【關鍵詞】軟巖；礦井；採區；巷道；最佳化設計
1案例概述
某煤礦東西寬度為4.81km，南北方向的長度為6.03km，總面積為28.99km2。在經過詳細的勘察計算後於1990年年底移交投入生產。在開採過程中採用中央立井單水平上下山開拓，通風方式選擇的是中央並列式通風方式。在進行井下生產的過程中，實施的是一井一面的生產模式，透過綜放開採技術進行開採，在生產過程中實現了全過程的監控生產，確保了生產過程的透明化。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徵
因為巷道的圍巖是碎裂結構，因此其節理髮育強度很低。在進行煤礦挖掘的過程中，巷道會受到採動的影響，進而導致圍巖發生一定的'擠壓流動性變形。在實際的採礦過程中，巷道所發生的變形主要具有以下特點：巷道在挖好後因為原來的內部壓力發生變化，使得圍巖存在較大的變形，因為巷道的存在會是整個巷道內的整體結構發生變化，導致礦壓發生劇烈的變化。在回採巷道掘進時，巷道的頂板以及底板移近的速度最高能夠超高100mm/d。此外，巷道內圍巖流動性較強，在挖掘後很長一段時間都無法保持穩定，發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，在採礦過程中無論是返修還是放炮，都會導致整體的結構發生變化，使得圍巖的變形進一步的加大。因為巷道的底板處的移動量要大於兩側，因此存在十分嚴重的變形形象，底板處的鼓包十分的嚴重。在礦區開採的過程中，影響的範圍十分的大，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軟巖礦井採區巷道最佳化設計
為了提高亢進採礦區巷道的整體強度，確保採礦時巷道的穩定性，相關的部門對於巷道進行了整體的最佳化設計，針對地質條件進行了相應的最佳化設計，具體包括以下內容：
3.1巷道位置最佳化
考慮到該礦區所在區域的岩層分佈十分的不均勻，因此必然存在一些岩層是非軟巖地質，因此在進行採取選擇時，進行巷道的開鑿時儘量的選擇一些岩層強度較高的區域，儘量避免軟巖區域，這樣能夠有效的提高巷道的穩定性，確保採取時巷道的強度能夠滿足相應的適應要求。
3.2對巷道方向進行最佳化
在進行礦區巷道設計的過程中，巷道開挖後重新分佈的應力與開挖之前的應力比值就是應力集中係數，其能夠有效的反映出巷道中應力的集中情況。在進行巷道設計的過程中，不同形狀的巷道在設計時其頂板的應力集中係數會跟隨自然應力比值係數的變化而進行線性增加。在構造應力的作用之下，自然應力的比值係數一般都在1以上，而底板的重新分佈應力因為集中程度過高，很容易被破壞，容易導致底板發生變形。因此在巷道設計的過程中一定要注意控制構造應力，其往往是導致巷道發生變形的主要原因。在進行巷道設計的過程中，透過最佳化巷道的方向能夠有效的控制構造應力，確保巷道的穩定，降低其對於巷道穩定性的影響。
3.3控制回採工作面接續
在該礦區開採的過程中，剛開始接續工作面採取採區內工作面前進式跳採，導致中巷始終受到採動壓力的影響；並同時形成“孤島”式工作面開採的問題，而“孤島”式開採導致工作面兩巷始終受到採動壓的影響。採用將中巷送到採區邊界，從採區邊界進行後退式兩翼跳採，即一翼開採，另一翼進行準備；從而避免了中巷始終受到採動壓力影響及“孤島”式工作面開採的問題。
3.4礦井巷道斷面幾何形狀的最佳化
軟巖礦井巷道斷面幾何形狀的選定，既要滿足裝置佈置與安全執行、通風、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良好，提高圍巖自支撐能力。
3.5巷道應力集中區的最佳化
軟巖巷道在交叉處及曲率變化，斷面大小更迭時多在其處產生集中應力；為此在設計過程中儘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，做成曲線變換和斷面大小過度變換。
4結語
在進行礦區開採的過程中，礦井開採區巷道的穩定性直接影響著礦井的安全與開採效率。軟巖去的礦區地質較為鬆軟，並且在採礦過程中會導致礦區內圍巖發生應力變化，導致巷道發生變形，對此相關的設計人員應當對巷道進行最佳化設計，綜合採用多種方法提高巷道的穩定性，確保礦區的正常開採。
參考文獻
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