跨巷道开采技术在采矿过程中的实际应用

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  摘 要:在矿产的开采过程中,巷道是方便采矿工人进行设备运输、采矿排水、通风的通道。该通道对于保障采矿工人的安全以及采矿的顺利进行有积极的意义。在回采工作面部分,巷道只分布于它的两端,采矿人员在回采工作面进行矿产的开采,而巷道仅作辅助作用。但随着矿产开采工作的持续,回采工作面的开采率逐渐降低,这时,跨巷道开采就是采矿人员必须面临的问题。笔者将以某地的跨巷道开采为例,简要分析该项技术的实际应用。
  关键词:跨巷道开采;回采工作面;矿压
  回采工作面是矿产开采的主要地带,在目前我国的矿产开采过程中,跨巷道开采技术的应用有利于减少矿产资源的浪费,增强矿产的回收率。但怎样应用跨巷道开采技术,推进其实际应用还需要矿产工作人员从各矿产开采工作现场进行经验借鉴和工作的开展,本文将对回采工作面跨巷道开采技术的应用作简要分析。
  一、回采工作面概述
  回采工作面是在矿产开采过程中,直接作用于矿产开采的工作场所,这一工作场所也被称为采场。回采工作面是在地下采矿中设置的工作空间,该空间由于所处地带的特殊性,与其相邻的岩层也有特别的称谓。首先,顶板是位于煤层上面的岩层,该岩层也被称作上覆盖岩。与之相对应的是底板,是支撑工作空间也就是回采工作面的下方岩层。直接顶在回采工作面中指的是与煤层直接接触的单层或多层岩层,这些岩层性质相近,组成部分大多为页岩、砂页岩等。
  回采工作面的设置要求做到以下几点:首先,要有利于矿产开采工作的进行;其次,要做好维护与通风工作。在工作面的设置中,巷道也发挥着较大的作用。回采工作面的长度设置需要综合考虑矿产运输通道与回风通道两者的长度,这两个通道之间的距离就是回采工作面的长度。工作面的设置因煤层分布情况的不同,也会有开采技术的变化,例如采用炮采技术的工作面,其长度应设置在八十到一百五十米之间,而采用综合采矿技术的回采工作面,其长度设置应高于一百五十米。
  二、回采工作面跨巷道开采的应用分析
  (一)我国目前矿产开采的现状
  建国以来,我国的矿产开采也逐渐的得到深入发展,采矿技术逐渐成熟,矿产行业为国家带来的经济效益极为可观。下面,笔者将对我国的矿产开采现状进行简要的分析。
  首先,我国的矿产开采在逐年的推进中,矿产资源逐渐枯竭,开采率不断降低,新矿床的挖掘工作需要采矿人员积极开展。回采率的计算是确定矿区采矿量能力的直接体现,工作人员需要结合日采矿量和采矿过程中消耗的工业储量来进行,这两者的比值就是回采率。经过多年的开采,回采工作面内部的矿产资源已经不能够满足生产的需要和采矿行业的发展要求。
  其次,采矿技术的应用并未得到全面的落实,部分地区采矿工作十分落后,开采率低。国内的矿产开采既有大型企业也有私人企业,部分采矿企业在进行巷道的建设中,并没有将巷道的围岩压力考虑周全,对先进技术的应用也不积极,管理水平和现场管理措施比较落后,直接影响到矿产的开采。
  从国内矿产开采现状来看,矿产的回收率和采集率需要得到提高。一直以来,我国采矿业由于管理不到位和技术应用的落后,资源开采大多以粗放形式进行,浪费现象较为严重,这很大程度上影响了国家的资源分配,制约经济的发展。跨巷道开采技术是一种提高矿产采集率和回收率的良好举措,在矿产开采中,各企业需要结合开采情况进行新技术的利用和探索,在确保开采安全的基础上,增加企业的矿产开采量。
  (二)回采工作面跨巷道开采实际应用分析
  回采工作面跨巷道开采工作的进行需要开采人员结合回采工作面的情况和巷道矿压来综合考虑。回采工作面与巷道都是矿产开采中的重要环节,作为矿产开采的主要工作点,回采工作面的设置往往都比较科学,其一,回采工作面涉及到开采工作的进行,工作人员在进行该工作面的建造中会结合岩层坚硬度等情况进行相应的技术处理,确保工作面的安全;其二,回采工作面的各项数据都有专业的人员进行统计和核对。巷道作为输送设备和采矿工人的通道,其通风和排水功能比较齐全。笔者将以某地的回采工作面跨巷道开采的实际情况为例,进行简要的分析。
  1.某地回采工作面概述
  笔者分析的回采工作面位于该采矿主区域的下部。从其地理位置上看,该回采工作面的南面是运输通道,北面是回风巷,南北平面呈一定的倾斜角度,经过测量得该倾斜平面的宽度在九十米到一百五十米之间,工作面的东面是切眼,西面则为设计终采线,测量得知东西长度为两百米,计算可得该倾斜面的面积在两万九千平方米左右。工作面的深度是六百五十米。
  该工作面的东西两面均已被开采完毕,其顶板的岩层性质为砂页岩,具有4.2Mpa的抗拉强度,底板的强度较低,其岩层主要为黏土。在回采工作面两侧的巷道支护结构均为拱形锚喷。下图为回采工作面布置图。
  2.巷道矿压分析
  巷道矿压分析工作的开展在实践过程中大多采用“十”字形的观测站设置法,站点设置应考虑矿产轨道上山和运输上山等位置。观测站点设置好后,工作人员需要对矿区表面位移进行记录与监控,根据相关数据计算出上下两部分移动的距离大小以及回采工作面中底板与顶板互相接近的距离,进而开展下一步的移近速度的运算。
  在这些运算结束后,工作人员需要选择一组数据进行处理,在办公软件中绘制出围岩变形速度曲线图。该变形曲线图的横坐标采用的是回采工作面与观测站之间的水平距离,而纵坐标为之前求出的位移量,该图形的绘制能够让工作人员较为直观的看到围岩变形速度在相关因素下的变化趋势。
  从笔者观察的某地矿产企业的巷道情况来看,在进行运输上山工作以及轨道上山的过程中,巷道损毁比较严重:回采工作面的墙壁突出现象严重,其底板和顶板开裂状况频发,锚杆工作不能顺利开展,回采工作面相邻巷道的底部鼓起现象较多,巷道上下宽窄程度不一,巷道出入台阶下沉等。这些现象都加大了巷道恢复工作的任务量。   在分析了围岩变化趋势后,工作人员需要对巷道支承压力进行传播规律的研究。下图为压力曲线分析图,可以看出,矿压的峰值在距工作面的距离为五米时出现。
  从实际操作产生的结果来看,回采工作面在不断的推进过程中,其支承压力的传播从运输巷转移到回采工作面内部,巷道底板的围岩出现变形,并逐步加大。
  由回采工作面垂直应力的作用以及水平应力的集中,工作面的顶底板和两帮的移动速度在相关位置达到最大值。工作面的顶板随着两帮的变化而变化,呈正相关。从变化峰值上看,回采工作面的顶板下沉最剧烈时刻是顶板距离工作面二十米的地方,两帮变化的峰值则不同,只有在距离回采工作面十米时,其变化才达到最大值。回采工作面的推进使巷道经历四个阶段,首先,随着推进的开展,巷道的围岩变化逐渐出现,此为增压阶段;而在推进工作不断深入过程中,围岩变化达到一定峰值后,有逐渐放缓的趋势,此为巷道的卸压阶段。其次,回采工作区推进工作到达一定距离后,巷道围岩变形速度逐渐放缓,此刻巷道处于微增压阶段;在这一阶段过去后,巷道进入应力恢复阶段。例如,在本次实际探究中,巷道卸压阶段的进入是在回采工作面处于底板巷道的十到十五米时。
  在一系列的数据分析结束后,工作人员需要结合分析结果进行巷道现状的分析以及部分恢复工作的开展。
  巷道的维护工作是一项要求较高的工作,一方面,工作人员需要对跨巷道技术的应用有一定的了解,结合矿压进行维护工作的布置;另一方面,巷道维护需要有一定的技术支持,工作人员需要结合已有的巷道支护工作开展相应的辅助措施。首先,巷道维护要充分结合现场围岩的变形趋势和巷道的损毁情况,在进行底板通道的设置时,对周围岩层进行性质研究,选择稳定性能高的岩层,并根据支护情况进行复棚和锚杆辅助工作。其次,工作人员需要结合巷道的支承压力现状进行技术补救,在我国大部分采矿工作中,支承压力分配的不均衡是困扰巷道维护工作人员的难题,要解决这一问题,工作人员需要利用不对称的支护结构加强对巷道的支护工作,并结合实际图形和计算结果进行具体设置。
  三、结束语
  跨巷道开采技术的应用是一项需要采矿人员结合巷道特点、矿压、围岩等情况开展的采矿技术。回采工作面作为采矿的主要地带,在不断地开采中逐渐地失去了原有的丰富矿产资源,为推进矿产资源的保护和充分利用,跨巷道开采技术值得大力推广,促进煤柱的保护。
  参考文献:
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