影响巷道快速掘进因素探讨 摘 要:煤矿开采建设中巷道掘进是其重要生产环节之一,因此由影响煤矿巷道实施快速掘进的因素展开探讨,并制定了切实有效的提升掘进速度实践策略,对营造良好的巷道掘进工作环境,提升生产工艺水平有积极有效的促进作用。
关键词:巷道 煤矿 快速掘进 影响因素 1 前言 市场经济的飞速发展令各项生产建设所需的煤炭能源总量日趋扩大,虽然我国储备煤矿资源较为丰富,然而真正适合于在露天开采的储量却少之又少,仅仅占到总体储煤量的约百分之七,因此我国煤炭行业采用的主体开采方式为地下生产操作,这样一来便对煤矿巷道生产工作提出了更高的要求,尤其对巷道掘进开采生产相关装备、技术水平、一线生产能力提出了严峻考验。快速、高效、可靠、安全的煤矿巷道掘进生产技术是确保优质煤炭开采的重要条件之一,因此本文就影响煤矿巷道快速掘进主体因素展开分析,并制定了切实有效的实践策略,意图全面提升综合生产效率与优质水平。
2 影响煤矿巷道快速掘进生产因素 煤矿巷道掘进生产是一项综合性施工工艺,因此其掘进速率受到多重因素的综合影响,取决于施工建设地段客观地质条件、掘进采用装备、技术生产水平及各生产施工工序的紧密衔接程度,同时科学有效的生产组织管理则可显著提升煤矿巷道掘进生产速度,创设 良好的生产环境。 2.1 地质构造影响因素 煤矿巷道生产掘进过程中地质构造是首要影响因素,具体体现在煤岩硬度、围岩节理、褶区构造及劈里发育状况、瓦斯量、顶板、底板稳定性、涌水量标准等。
优质的地质条件为煤矿巷道掘进提供了良好的基础条件,因而必然提升掘进速度,相反复杂多变地质条件会产生对快速掘进的制约作用。例如煤岩硬度较高地质条件构成的稳定顶板会令支护条件变好,在实施掘进之前我们只要开展临时性支护,完成掘进后再实施永久支护即可,基于支护与掘进作业的并行开展特征,必然会令掘进机工作效率显著提升。
而岩层具有的褶曲断层节理则可令其煤层厚度产生变化,在发生变化位置则较易形成冒顶、塌落或偏冒现象,会对掘进施工安全性与进度造成严重影响。煤矿开采进程中瓦斯一直是一大难题,在煤矿巷道掘进施工进入煤层或他类复杂地质构造地段,瓦斯涌出量有可能大大增加,进而造成巷道内瓦斯浓度提升,对掘进施工造成了不良威胁。
因此为确保巷道掘进开采施工的科学有序与顺利进行,我们必须降低工作面与回风风流含有瓦斯浓度,该环节令建设矿井成本大大增加,同时还影响了巷道掘进施工的正常速度。 2.2 装置设备影响因素 科技的迅猛发展令各类新型巷道掘进设备、技术不断涌现,并稳步提升了掘进速度,然而,从我国总体掘进开采设备水平来讲,虽 然品种齐全,却欠缺优质性能,且自动化应用程度有限,因而呈现出一定的滞后发展状态。
具体体现在我国生产研发的掘进开采机械设备质量性能有待进一步提升,消耗刀具现象较大,设备故障率居高不下造连续开机率始终不高, 对煤矿巷道生产掘进速度形成了不良影响,也引发了高效煤矿生产障碍。 2.3 煤矿巷道掘进施工管理组织及施工工艺影响因素 我国宏观经济发展进程中电力短缺成为阻碍其快速发展的首要因素,为缓解供电压力进一步造成了我国煤炭产量的供不应求状况,为追求可观经济利益,许多企业忽视持续发展而一味的提升煤炭生产量,并非依据生产计划实施生产行为。
同时企业管理人员欠缺科学性施工管理组织,片面追求生产进度,无法重视对工程建设的规范规程编制与有效质量监管,进一步导致工程计划的制定无法实现有效贯彻落实,为后续的煤矿生产埋下了不良安全隐患。另外基于煤矿巷道掘进生产设备性能与质量的局限性,相应造成了各项施工工艺水平的滞后并引发了掘进速度无法快速提升局面。
3 煤矿巷道快速掘进科学策略 3.1 创新爆破、探测工艺,提升快速掘进效率 为快速实施掘进施工我们首先应采用先进科学的探测技术,开展综合全面的矿区地质探测,依据探测结果准确制定相适应的施工规划,进而确保整体掘进施工有序安全及高效开展。在爆破工艺选用中我们应针对硬岩深空爆破工艺技术展开科学研究,依据施工煤矿地质现实特征适应性选择装药结构、爆破参数,有效提升循环施工进度。
煤矿巷道掘进施工进尺主要受到爆破效果的影响,而爆破效果又受制于眼深、应用掏槽方式,装药形式及炮眼角度等各项爆破参数。因此我们应通过综合实验确定巷道掘进施工中提升炮眼深度、应用中深孔技术爆破可合理提升循环进尺及一次爆破形成的岩石总量,降低打眼装岩等辅助施工工序时间,进而有效提升巷道掘进施工功效与速度。
应用气腿凿岩机其形成的炮眼深度会受到一定限制影响,因此我们应对该类打眼机具进行必要的改进,有效提升工人实践操作水平,确保炮延伸度得到良好加大。在控制炮眼深度后掏槽效果的优劣会直接对全断面的生产爆破效果产生影响,倘若炮眼深度范围为两米到两米半,我们应采用直眼掏槽方式。
为有效提升直眼中深孔掏槽效果及其利用炮眼率,我们应位于装药眼周围附近布设空眼,进而提升其自由面,同时我们应合理确定装药眼相。
1)施工条件:实践证实,施工条件是决定施工方法的最基本因素,它包括一个施工队伍所具备的施工能力、素质以及管理水平。目前隧道施工队伍的素质和施工装备水平,有高有低,参差不齐,因此,在选择施工方法时,不能不考虑这个因素的影响。
2)围岩条件:也就是地质条件,其中包括围岩级别,地下水及不良地质现象等。围岩级别是地围岩工程性质的综合判定,对施工方法的选择起着重要的甚至决定性的作用。从施工技术的发展趋势看,地质条件虽然是重要的,但基本施工方法的变化却不显著。例如全断面法和超短台阶法的结合以及全地质型掘进机及自由断面掘进机等的开发都说明了这一点。
3)隧道断面积:隧道尺寸和形状,对施工方法选择也有一定的影响。目前隧道断面有向大断面方向发展的趋势,如公路隧道已开始修建3车道甚至4车道的大断面,水电工程是的大断面洞室,更是屡见不鲜。在这种情况下,施工方法必须适应其发展。在单线和双线的铁路隧道、双车道公路隧道中,越来越多地采用了全断面法及台阶法;而在更大断面的隧道工程中,先采用各种方法修小断面的导坑,再扩大形成全断面的施工方法极为盛行。
4)埋深:隧道埋深与围岩的初始应力场及多种因素有关,通常将埋深分为浅埋和深埋两类,有时将浅埋又分为超浅埋和浅埋两类。在同样地质条件下,由于埋深的不同,施工方法也将有很大差异。
5)工期:作为设计条件之一的施工工期,在一定程度上会影响基本施工方法的选择。因为工期决定了在均衡生产的条件下,对开挖、运输等综合生产能力的基本要求,即对施工均衡速度、机械化水平和管理模式的要求。
6)环境条件:当隧道施工对周围环境产生如爆破振动、地表下沉、噪声、地下水条件的变化等不良影响时,环境条件也应成为选择隧道施工方法的重要因素之一,在城市条件下,甚至会成为选择施工方法的决定性因素。
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浅埋暗挖施工广泛用于城市地铁、市政工程、城市热力与电力隧道、城市地下过街道、地下停车场、水利工程等工程项目中。
浅埋暗挖技术是以加固和处理软弱地层为前提,采用足够刚性的复合式衬砌结构,选用合理的开挖方式,应用信息化量测反馈设计和施工,以保证施工安全,控制地面沉降。 浅埋暗挖以“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”为施工控制要点,采用多种辅助工法,超前支护,改善加固围岩,调动部分围岩的自承能力;采用不同的开挖方法及时支护、封闭成环,使其与围岩共同作用形成联合支护体系;在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化设计,实现不塌方、少沉降的安全生产与施工。
浅埋暗挖施工方法适用面广,尤其对于结构埋置浅、地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布,且对地面沉陷要求严格的都市地区更为适用。但这种方法危险因素较多,相应对安全生产提出了更高的要求。
主要危险因素 在浅埋暗挖施工过程中,造成危险的因素包括地质、环境、施工方法、人员素质、设备条件等。与普通建筑施工对比,浅埋暗挖施工易发生以下几种事故。
1.土石方坍塌 隧道施工过程中,由于围岩地质条件发生突变或地下水位变化,以及人为或客观原因造成隧道洞身开挖后,临空时间过长,围岩因应力释放、承压块或围岩失稳、风化、围岩扰动范围过大过强,如果没有采取相应的对策措施,就会发生土石方坍塌事故。 2.模板倒塌 造成模板倒塌的原因主要有:模板工程施工没有专项组织设计或方案;现浇混凝土模板支撑没有经过设计计算,支撑系统强度、刚度不够,在浇筑混凝土过程中,造成整体失稳坍塌;拆模时,混凝土没有达到设计强度;在模板上堆物过多,使模板超过允许荷载;使用质量差的钢管、扣件造成支撑系统的钢管变形或扣件崩裂等。
3.用电安全 因浅埋暗挖主要在洞内施工作业,空间较小,人员与设备之间、设备与设备之间的距离比较狭窄,动力、照明线路交叉,风、水、电管路都需要铺设,加之洞内湿度大,加大了用电安全的管理难度。 安全控制要点 1.防止土石方坍塌事故 在施工过程中,施工单位应积极做好地质超前预报,认真研究地质勘察报告及施工地质剖面图,对隧道洞身穿越岩层做好分段处理。
在围岩体开挖剥落后,认真观察围岩的走向、倾角、裂隙及节理发育情况,做好对比、记录分析工作,对地质断层带、围岩体破碎或预测可能突变的地段,进行地质探孔、钻取岩样,探明前方4~5m左右的土体性质。 作好掌子面(指挖隧道的工作面)量测工作,对围岩体的变化趋势进行预测,制定对策切实指导施工作业。
如发现有引起掌子面失稳的因素,采取封闭掌子面进行引排水或注浆改良地层,预防掌子面失稳塌方。 严格按照台阶法开挖,开挖时预留核心土。
核心土有一定坡度,具体坡角由土层性质确定。开挖时按设计进尺,严禁超挖、冒进。
控制开挖进尺,减少开挖临空面的临空时间;在开挖后及时初喷,防止围岩体因临空时间过长而风化、失稳。 加强施工通风,确保隧道洞身开挖施工的可视度、空气清新度;加强施工现场风、水、电管线路的维修和保养,确保施工期间正常运转,防止因停风、水、电而导致下道工序无法进行而增长开挖后围岩体的临空时间而引起坍塌。
在施工现场备足一定量的方木、充气砖或已装喷锚料的编织袋,以备不时之需。一旦出现坍塌危险,要采取及时、合理的处理措施。
首先控制塌方的扩大化,对危石及时清除,或用锚杆进行固定;及时初喷对围岩面进行封闭,加快格栅的架设与锚喷速度;对塌方范围,包括掌子面进行支撑加固处理;遭遇流沙时及时封闭掌子面,并对沙层压注水泥-水玻璃双液浆;对破裂面或断层引起涌水导致的塌方,及时封闭掌子面后,进行帷幕止水注浆。 当塌方体积较小时,可采用直接锚喷处理或应急材料处理。
直接锚喷处理方法是,先期进行初喷后,挂网并架设钢格栅,分层喷实塌方后形成空洞;或在格栅上部平铺方木或装喷锚料的编织袋,在其间预埋钢管顶到顶部,先往塌方空洞喷射一定的干喷锚料,然后完成格栅的喷射支护,最后通过钢管压注水泥浆。采用应急材料的处理方法是,当塌方来势较快时,用方木、充气砖或已装喷锚料的编织袋等应急物资,对塌方位置进行临时封堵,或马上挂网架立格栅,在其上部塞填方木、充气砖或已装喷锚料的编织袋,在最里层预留注浆管后,直接进行锚喷,最后注浆。
塌方体积较大时,不允许对塌方后的堆积体进行直接开挖,必须在做好以下3项措施后方可进行:塌空位置采用钻孔下管先喷干喷锚料后注浆或直接压注水泥浆充填;超前支护的护项工作;堆积体的注浆加固。 2.防止模板倒塌事故 模板工程的安装、拆除作业施工,必须按专项施工方案和规定的作业程序操作,保证模板及其支撑材料的材质满足施工刚度、强度要求。
模板支撑应支设在坚实的基础上,有足够的支撑面积,严禁受力后基础变形或下沉。模板及其支撑系统在安装工程中,必须设置临时固定设施,严防倾覆。
模板未固定牢靠前,不得进行下一道工序。严禁在连接件和支撑件上攀登,严禁在上下同一垂直面上安。
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基坑开挖方法开挖方法主要有放坡分层挖土、有支撑分层挖土、盆式挖土、中心岛式挖土等几种,应根据基坑面积大小、开挖深度、支护结构形式、环境条件等因素选用。(1)放坡分层开挖:分层挖土是将基坑按深度分为多层进行逐层开挖,这种开挖方式适合于四周空旷、有足够放坡场地、周围没有建筑设施或地下管线的情况。分层厚度,软土地基应 开挖方法主要有放坡分层挖土、有支撑分层挖土、盆式挖土、中心岛式挖土等几种,应根据基坑面积大小、开挖深度、支护结构形式、环境条件等因素选用。 (1)放坡分层开挖:分层挖土是将基坑按深度分为多层进行逐层开挖,这种开挖方式适合于四周空旷、有足够放坡场地、周围没有建筑设施或地下管线的情况。分层厚度,软土地基应控制在2m以内;硬质土可控制在5m以内为宜。开挖顺序可从基坑的某一边向另一边平行开挖,可从基坑两头对称开挖,或从基坑中间向两边平行对称开挖,也可交替分层开挖,这些均可根据工作面和土质情况决定。 在采用放坡开挖时,要求基坑边坡在施工期间保持稳定。基坑边坡坡度应根据土质、基坑深度、开挖方法、留置时间、边坡荷载、排水情况及场地大小确定。放坡开挖应有降低坑内水位和防止坑外水倒灌的措施。若土质较差且基坑施工时间较长,边坡坡面可采用钢丝网喷浆等措施进行护坡,以保持基坑边坡稳定。在软土地基下,不宜挖深过大,一般控制在6~7m左右,坚硬土层则不受此限制。放坡值应符合规范要求。 放坡
基坑工程土方开挖前,应根据基坑工程设计和场地条件,综合考虑支护结构形式、水文和地质条件、气候条件、环境要求以及机械配置等情况,编写出土方开挖施工组织设计,用于指导土方开挖施工。
土方开挖之前,要做好施工准备工作。对设计图纸要进行认真的学习和审查;对施工区域的地质、水文及周边环境要进行仔细查勘,摸清情况;要完成场地清理、排除地面水、修建临时设施及道路、设置测量控制网等工作,并且要做好机具、物质和人员的准备工作。
参考链接:
深基坑工程土方开挖前_百度文库
/link?url=fWQ0A_-
(1)煤的变质程度;(2)围岩和煤层的渗透性;(3)地质构造;(4)地下水活动;(5)煤田暴露程度;(6)煤层埋藏深度。
煤层气直井必须通过压裂改造才可以产气,但是煤岩独有的双重孔隙结构决定了煤岩压裂不同于砂岩压裂。通过沁水南部盆地煤岩力学性质试验以及煤岩室内裂缝扩展形态与压力的试验,对投产的煤层气井进行现场压裂施工曲线形态的分析归类,三者相互结合,明确提出煤岩结构是影响煤层气井压裂效果的关键因素,只有根据不同煤岩结构实现煤层气开发工艺的一井一法,才能实现煤层气的高效开发。
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