工业技术 ——— ＆２０—１６—ＮＯ一．０６（Ｔ）Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｅｗ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ嗣盔 圈豳■■■■■■●盘■■■■阻＿ 回采工作面巷道底鼓机理与防治分析 刘利平 （开滦钱家营矿业分公司，河北唐山０６３３０１） 摘要：本文简要概述了矿井巷道底鼓对回采过程造成的影响和威胁，参照钱家营矿的实际情况并以动压巷道的底鼓机 理为研究的原理基础，最终提出控制底鼓的措施，不仅可以解决现场生产的难题，而且也更加丰富了动压巷道控制方面 的理论，这对煤矿高效生产有重大意义。 关键词：现状分析；技术研究；预防措施；重大意义 中图分类号：ＴＤ２６ 文献标识码：Ａ 井下巷道中，回采工作面的上下顺 程进行变化，如图１所示。 槽的围岩条件及应力分布最为复杂，由 ２．模型设计原则 ｙ 于底板的相对软弱和超前压力的作用， 数值分析首先需要建 底鼓现象在回采工作面普遍发生。综合 立数学和力学模型，模型设 ｌ２ ＋ 机械化采煤工作面的巷道，由于巷道 计是获得准确结果的前提条 断面积大、工作面长度大、推进速度快 件。模型设计的厉测： ８ ４ ５ 的特点，能否从根本上控制底鼓维护巷 （１）综采大断面巷道 道，对提高煤矿的产量和效率有着现实 底板变形破坏的影响因素 ｌ１ ３ ０ ｌ ９ 意义。 有许多，其中自然岩体是 ７ ２ ６ 一个复杂且多变因素。在 一、项目研究现状 模型被设计之初，不可能 ｌ０ 工作面位置： 考虑到所有的影响因素， 钱营矿１６９２回综采工作面地面位置 但必须考虑的是数值的分 Ｉ 位于东黄各庄西￣ｇ３４０ｍ，地面有农田、 析需要合理抽象及概化。 图１有限差分网格划分 温室、低压线路和少量沟渠。这一工作 所以，模型设计必须重点 面的位置在井田西翼六采区的９煤层， 考虑主要因素，并尽可能多地考虑其他 采用规格为 １７．８ Ｘ ７３００ｍｍ的七芯钢绞 且与该工作面同煤层的倾斜上方１６９１东 次要因素。 线，其托盘规格为２５０×２５０×ｌＯｍｍ， 工作面以经被采毕，而其倾斜下方却暂 （２）模型是实体的简化，但不是真 另外再增加规格是１ ５０ｒａｍ×ｌ５０ｒａｍ× 未进行设计工程，其工作面西是１ ６９２东 正的实体。设计模型时，需要很好地反 １Ｏｍｍ的改型托盘。钢带采用 １ ２ Ｘ 回风及运料边眼；其工作面上的覆８煤层 映出材料的物理力学性能，例如材料的 ４６００ｍｍ。另外在顶板以及帮部的稳定 中１６８３东工作面也已经被采毕，但１６８２ 不均匀性、不连续性、各向异性以及弱 段，设立顶锚杆的间排距是：９００ｍｍ Ｘ 东的设计工作面还未掘；其上覆的７煤层 面影响等。 ９００ｍｍ，且每排６根，另外最外面一根 １６７２东以及１６７３东工作面也已被采毕； （３）在实际中，因为地下工程是半 锚杆与帮的距离是：３５０ｍｍ，并且在每 除上述之外，已暂无其他的工程。 无限域，而数值模拟只能在有限范围进 排的锚杆上增加一根钢带，钢带规格为 １２×４６００ｍｍ；帮锚杆，每帮每排布 二、项目研究过程和研究方法 行。因此设计模型时，要考虑边界效应 并选择合适的边界条件。 置３根。而最上面一根需打在顶网与帮 １．数值模拟计算方法 （４）所有地下工程问题都具有时空 网相搭接的地方，同样在中间一排需打 本次计算研究使用拉格朗日有限 特性，设计模型时要考虑时间因素，以 在帮网的搭接处，且下一根需要压住帮 差分的方法，有限差分法是最古老的用 模拟实际工程中的应力应变情况。 网下边缘进行布置，其间排距具体是 以验算微分方程组的给定初值及边值的 （５）数值计算的便利性是设计模型 １２００ Ｘ ９００ｍｍ。另外锚索的双排布置如 一种数值方法。伴随着计算机技术的迅 应考虑到的，与此同时也一定要考虑计 下：应各布置一根于巷道的正中线的两 猛发展，具有独特计算风格及计算流程 算机的内存以及处理的速度。 边１．０ｍ处，其排距是：２７００ｍｍ，而其间 的有限差分法在数值方法家族中尤为突 ３．数值计算模型的建立 排距是：２０００ｍｍ Ｘ ２７００ｍｍ，同时外露 出，并应用在科学领域的许多复杂问题 计算采用的岩体力学模型为摩尔一 长度要小于３００ｍｍ。 的计算分析中。 库伦模型，此模型适合于理想的弹性、 数值模拟简图如图２所示。 有限差分法的基本方程组及边界条 塑性体岩石的研究，适合于本工程对回 ４．模型边界条件的确定 件（通常是微分方程）也可类似用差分 采巷道力学行为的研究。依据巷道的实 当模拟无限体（井下巷道）时，因 方程（也成为代数方程）表示，可由空 际状况，建立数值模型主要有： 为计算机内存和计算时间的限制，不可 间离散点的场变量（即：应力、位移） 矩形巷道，巷道宽５．２ｍ，巷道高３．５ｍ。 能对整个物体进行单元划分。人工边界 的代数表达式来进行代替。该变量在单 采用规格为： ２２ Ｘ ２４００ｍｍ且左旋无 应保证足够远的距离，且不会对模拟岩 元内不是确定的，因此求解微分方程要 纵筋螺纹钢的顶锚杆，其托盘的规格为 层行为造成较大的影响。模型边界的远 变成求解代数方程。与此相反，有限元 １５０ｍｍ×１５０ｍｍ×ｌＯｍｍ。帮锚杆用规格 近，对于边界区域进行的应力、位移计 法要求场变量（即：应力，位移）于每 为４）１８×１７００ｒａｍ的圆钢锚杆，其托盘 算的误差有很大影响。为此，合理选择 一个单元内依据一些特殊的参数控制方 规格为２００ｍｍ Ｘ ２００ｍｍ Ｘ １０ｒａｍ。而锚索 人工边界的位置应考虑以下几点： 中国新技术新产品 一８９— 鱼 Ｑ： （工２ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｎｅｗ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ 工业技术 浅论 ８．８大直径土压平衡盾构机的 维护保养要素 彭微强 （广东华隧建设股份有限公司，广东广州５１００００） 摘要：土压平衡盾构这种施工方法已经被广泛地应用在基础工程建设中，这种施工方式不仅能够有效对地表沉降进行 控制，保护施工现场周围的环境，还可以应用在居住人源较为密集的市区内以及建筑密集区。而想使用盾构进行施工， 就要确保盾构设备各方面性能的良好，因此做好相应的维护工作就变得非常重要了。本文对土压平衡盾构机的日常维护 与保养进行探究，希望能够保证盾构施工的顺畅。 关键词：土压平衡；盾构；维护；保养；措施 中图分类号：ＴＧ７１ 文献标识码：Ａ 随着我国城市化建设进程的加快， 升。 以及人们公共设施、道路交通以及能源 一砌。而盾构在开挖过程中，通过渣土进 、等方面要求的不断提升，道路桥梁、市 政工程等得到了快速的发展。但是随着 盾构机施工原理和结构分析 行改良，调整输送设备的实际转速，同 时还要保证盾构刀盘前方土压的恒定， 中８．８Ａ直径土压平衡盾构机凭借 进而提升土体自身的稳定性能。并且在 隧道工程数量的增多，使用盾构设备进 自身良好的性能，有效地对施工现场的 盾构前进时，要保证盾尾注浆的同步 行施工的范围和规模在逐渐扩大，虽然 地表沉降问题进行了良好的控制，同时 性，等到填充盾尾完全脱离以后在管片 盾构机施工能够保证施工过程中的安全 也对周围环境进行了保护，并且它还能 外壁预留出相应的建筑间隙，进而有效 性以及环保性都非常良好，但是还是可 够在人群以及建筑密集的区域内进行施 地对地面沉降进行管控，盾构机施工原 能会因为故障而导致施工进度和效率被 工。盾构施工原理就是盾构沿着隧道工 理如图１所示。而使用盾构进行施工不 影响。因此想要保证工程施工顺利进行 程整体设计轴线的方向来对其前方土体 但可以保证土体的稳定性，还能进一步 就一定要对盾构机进行维修和保养，进 进行开挖，然后将开挖后所产生渣土运 确保施工人员以及施工设备的安全，此 而保证工程施工效率、进度等有所提 到地面上，使用砼结构对隧道进行衬 外，它还可以承受来自地面上部的压 （１）固定的边界导致对应力和位移 数值计算分析表明，在工 上覆岩层压力 ， 估计偏低，而对应力边界估计过高。 作面采用宽煤柱护巷条件 （２）岩石的弹塑性行为大多发生 下，水平应力在巷道顶板 ｌ ｌ ｉ ｉ ｉ ｌ 水 平 在某～切断距之内，人工边界只需设在 上部和底板下部存在着明 该距离之外，这样可以避免产生很大的 显的应力集中，而且底板 误差。同时，任何人工边界不能设置太 的应力集中程度要高于顶 近，否则，往往会因为塑性流动而造成 板，这是造成巷道底鼓量 求解无效。 明显高于顶板下沉量的主 Ｉ 、ｒ 遗 界 直 因此，在进行具体、详细模型的运 要原因。动压巷道底鼓主 算、分析时，应先运行一些边界位置不 要有挤压流动性底鼓以及 同的模型，目的是使边界效应对所研究 挠曲褶皱性底鼓，而发生 模型的影响减到最小。 挤压流动性底鼓的地质状 况主要为：底板较松软破 ５．巷道围岩破坏状态分析 在围岩的破坏范围上，综采大断 碎的动压巷道内，而发生 面回采巷道较普通实体煤掘巷要严重得 挠曲褶皱性底鼓的地质状 多。主要表现在巷道的底板岩层和两帮 况主要为：底板呈层状赋 ，／ 力 Ｉ ，（ Ｙ Ｉ，＜ Ｉ＂Ｉｆ ｌ ， ／／／ ｌ ’ Ｉ Ｉ／／／ Ｉ煤体破坏深度和分布范围。在巷道两帮 存的动压巷道内。一般情 图２钱家营综采大断面回采巷道数值模型 和底板的左侧深部岩层破坏范围有增大 况下，动压巷道底鼓为二 实验和理论分析，使我们可以对回采巷 的趋势。巷道底板下部较深的岩层内部 者的结合。不管是哪一种底鼓形式，动 道底鼓的力学原理有更深入更全面的 都产生剪破坏。区段保护煤柱的两端有 压巷道的底鼓量主要来自岩体峰后变 认识，从而找出更直接更有效的控制措 施，从根本上解决回采巷道底鼓所带来 大部分已进入塑性状态，由于大结构发 形。生二次回转及调车硐室的开挖，进而使 煤柱边缘进入破碎状态，承载能力进一 步降低。 三、项目研究结果 四、项目展望 随着我国煤矿开采设备的大型化 的威胁和影响，为钱家营矿井实现高产 高效提供一些参考经验。 参考文献 以及开采效率的不断提高，对巷道断面 …１吴玉文，宋选民，欧阳辉．布尔台矿３－１ 的要求也在不断地提高。我希望通过对 煤回采巷道底鼓机理分析与防治对策Ⅱ】． ５（５）：９２—９５． 综采工作面回采巷道底鼓防治的 回采工作面的巷道底鼓问题的不断研究 煤矿开采，２０１０，１一９Ｏ一 中国新技术新产品
