煤巷快速开挖技术

一、煤巷快速掘进技术（论文文献综述）

张竹勤^[1]（2021）在《煤巷快速掘进工艺优化设计研究》文中指出在煤巷快速掘进施工过程中,所选择的掘进工艺对于煤巷掘进施工效率会产生较大影响。煤巷地质条件比较复杂,因此掘进施工难度较大,要求根据煤巷实际情况对掘进工艺进行优化设计,提高掘进施工效率。对此,文章对煤巷快速掘进的影响因素进行介绍,选择某煤矿作为研究对象,对煤巷快速掘进工艺优化设计要点进行详细探究。

李宏弢^[2]（2021）在《煤巷高效快速掘进技术优化》文中认为煤巷掘进本身具有较强的专业性、综合性,掘进施工受多种因素的影响,深化煤巷高效快速掘进技术应用,能有效提升掘进效率与质量。文章在阐述煤巷快速掘进影响因素的基础上,分析快速掘进工艺要点,指出煤巷高效快速掘进技术优化措施及具体应用情况,期望能进一步提升煤巷高效快速掘进技术应用水平,继而在保证巷道掘进效率与安全的同时,促进采矿行业的创新发展。

何东升^[3]（2020）在《城郊矿高应力煤巷掘锚护一体化快速掘进支护技术研究》文中认为随着浅部炭资源减少,城郊煤矿开采深度越来越大,最大开采深度已经超过900m。深部开采具有高地压、高地温、强开采扰动严重等特征,造成深井巷道变形严重。深井高应力煤巷快速掘进与稳定支护是制约煤矿安全高效生产的重要问题。本文以城郊矿二水平西翼回风大巷为工程背景,综合运用原位探测、实验测试、理论分析、数值模拟与现场试验等方法,围绕高应力煤巷掘锚护一体化快速掘进技术进行了研究,主要取得以下研究成果:（1）在城郊矿二水平西翼回风大巷取样,通过实验室煤岩矿物组分与力学特性测试得到了煤岩物理学参数;现场钻孔窥视探测了巷道围岩裂隙分布范围,揭示了巷道围岩裂隙发育特征。利用理论分析、数值模拟计算等方式,综合考虑应力分布、巷道断面利用率、掘进难易程度等因素比较了5种不同巷道断面形状的特点,确定矩形为合理巷道断面形状,计算得出巷道断面最佳宽高比为1.5,巷道断面净尺寸为宽×高=4.8 m×3.2 m。（2）建立了高应力煤巷围岩支护结构模型,使用FLAC3D软件数值模拟了不同断面形状巷道围岩应力分布、变形破坏特征,对比分析了不同预应力锚杆（索）形成的应力分布和围岩变形规律,确定采用“锚网带+锚索梁”的巷道联合支护方式,顶锚杆采用Ф22×2500mm型高强锚杆、间排距750×700 mm,顶锚索采用Ф21.6×8200 mm钢绞线。（3）根据掘锚护一体机结构特点,分析了顶板侧帮补打锚杆的支护设计,当提高锚杆预应力与预紧扭矩有利于提高锚杆主动支护作用,设计顶板高强锚杆扭矩不低于200 N·m,帮部高强锚杆扭矩不低于150 N·m;根据现场掘进支护各工序存在问题,提出了工序优化设计方案,通过改进施工顺序、施工方式、工作人员交接等环节,现场试验掘进速度提高了31.7%。（4）在城郊矿开展了深井高应力巷道表面变形监测、深部位移监测、锚杆（索）受力监测,监测结果表明:顶板离层量最大为36 mm,帮部位移量最大为120 mm,底鼓量100mm。根据煤巷围岩变形特征,设计了矩形巷道两帮外倾一定角度的微梯形巷道断面形式,提出了支护优化设计方案,将顶板四根锚索的中间两根锚索变为锚杆、巷道中心锚杆变为锚索,并将帮部两侧靠近底板处两根锚杆向下倾斜15°布置,现场应用有效控制了高应力煤巷围岩变形。本论文由图69幅,表40个,参考文献87篇。

谢正正^[4]（2020）在《深部巷道煤岩复合顶板厚层跨界锚固承载机制研究》文中研究说明随着国家煤炭开采重心向资源禀赋好、开采条件好的西部地区转移,这一地区深部开采已成必然趋势。基于工程因素的考虑,煤巷高度一般小于工作面采高,造成煤岩复合顶板巷道在我国西部,尤其是鄂尔多斯地区越来越常见。由于深部煤层强度低、节理发育,造成煤层碎胀变形严重,顶煤易与直接顶产生离层变形,且煤帮易发生大范围劈裂破坏,给巷道维控带来极大困难。与此同时,西部地区采煤装备的迅速发展全面推进了综采技术的进度,而对应的综掘技术发展相对滞后,采掘接续高度紧张,再次加重了煤巷的控制难度。所以煤岩复合顶板巷道控制难度大、掘进效率低的问题一直困扰着西部地区矿井的安全高效生产,研究深部巷道煤岩复合顶板变形破坏机理及高效控制技术,对破解围岩控制和掘进效率相制约的难题具有重大意义。本文主要以西部地区葫芦素煤矿煤岩复合顶板巷道为工程背景,针对巷道安全性差和支护效率低的科学问题,采用现场实测、实验室实验、数值计算、理论分析、相似模拟、材料研发和现场试验相结合的研究方法,多角度分析了煤岩复合顶板分层渐进垮冒规律,揭示了煤岩复合顶板厚层跨界锚固机理,阐明了复合顶板厚层锚固系统承载和破坏机制,创新了煤岩复合顶板跨界长锚固柔化结构,取得如下主要研究成果:（1）揭示了煤岩复合顶板巷道变形破坏特征。通过现场测试分析,最大水平主应力高达22.33 MPa,煤层和直接顶孔裂隙发育,尤其是煤层分布着大量横纵交错的微裂隙,造成煤体和直接顶抗压强度仅为10.8 MPa和32.1 MPa,是煤岩复合顶板离层破坏的内在原因;巷道跨度为5.4 m、锚杆初锚力仅为26 k N,锚杆锚固深度为2.1 m,无法遏制巷道围岩的初始变形和后期持续变形,是煤岩复合顶板巷道变形失稳的外在原因。（2）阐明了煤岩组合试样力学特性差异及能量耗散过程。由实验室实验分析,随着煤样高度增加,组合试样应变增高区范围越大,发生局部应变突变的可能越大,使得试样的力学性能参数越小。能量耗散过程证明了能量演化以弹性应变能为主,占总能量的81%～98.3%,当超过峰值强度这一关键节点后,煤样弹性应变能迅速释放,促使岩样在交界面萌生裂隙,并进一步引起裂隙的扩展与贯通,造成组合试样的拉剪破坏。解析了巷道开挖释放的弹性变形能是浅部顶煤变形与裂隙发育的主要因素,及时强力支护可使微裂隙重新闭实,遏制消耗能的增加,恢复巷道围岩相对的能量平衡。（3）发现了应力释放过程中煤岩复合顶板巷道渐进破坏规律。由离散元模拟分析,随着应力逐渐释放,煤岩复合顶板变形呈阶段性渐进增长,顶煤最先离层断裂,后引起直接顶分层破坏,顶板最终呈“三角”型整体垮冒,揭示了顶煤是诱发围岩发生整体性变形和渐进失稳的主要因素,指出了抑制顶煤裂隙扩展与贯通是控制煤岩复合顶板渐进破坏的关键;同时阐明了围岩变形量和顶板裂隙数量与煤层厚度具有较强的正相关,顶煤厚度变厚加大了巷道的控制难度。（4）解析了煤岩复合顶板厚层跨界锚固原理。根据模拟计算分析,锚杆长度的增加根本上改变了顶板变形方式,由大范围“三角”型断裂式下沉变为小范围“圆弧”型均匀式下沉;同时缩小了裂隙扩展范围,由广泛分布在锚杆锚固区内外,再到最深分布在锚杆端头区域,最后仅存在于锚杆锚固区浅部;揭示了锚杆端头损伤区随着锚杆长度增加发生上移并渐进弱化的厚层跨界锚固原理。（5）研发了顶板厚层锚固系统并提出了跨界长锚固技术。根据理论分析,利用长锚杆在顶板构建水平、垂直方向上均能实现应力连续传递的厚层稳态岩梁,这是厚层锚固系统的内涵,具有抗弯刚度大、裂隙化程度低和锚杆支护效率高的特点;验证了厚层跨界锚固下强力护表可有效抑制张拉裂隙的数量,由占比34.9%降低至20.5%,顶板应力实现连续化传递,同时缓解作用到煤帮的压力,双向优化顶帮控制,有利于巷道长期稳定。（6）确定了煤岩复合顶板厚层锚固承载作用机制。由相似模拟分析,高预应力柔性长锚杆构建了高强度和高刚度的顶板厚层锚固结构,充分调动顶板更深处围岩参与承载,降低了顶板应力释放幅度,提高了巷道抗变形能力;锚杆初始预紧力越高,锚杆反应越灵敏,对围岩的支护作用越及时,进而抑制裂隙的扩展。经冲击动载实验表明,顶板薄层锚固结构被强动载瞬间冲垮,呈整体“刀切”型破坏,而厚层锚固结构具有较强的抗冲击特性,其巷帮先被冲垮带动顶板发生“扇形”整体性下沉,围岩完整性得到有效保持,确保了煤巷的安全。（7）研制了不受巷高限制且实现旋转式快速安装的柔性锚杆。经多工况实验分析,确定了影响柔性锚杆力学性能的锁紧套管参数,锚杆峰值力超过330 k N,延伸率达到5%,具有良好的承载能力和延展性能;揭示了柔性锚杆在长期载荷和循环载荷作用下的力学特征和破坏机制,验证了柔性锚杆在不同淋水环境、不同安装角度等特殊井下环境的可靠性,并在三种复杂条件巷道中进行了推广应用。（8）在葫芦素和门克庆煤矿两个典型煤岩复合顶板巷道中开展厚层锚固系统的工程验证,巷道掘进速度提高了60%,尤其是门克庆煤矿,创下了深井大断面煤岩复合顶板巷道单巷单排单循环月进1040 m的掘进纪录;同时,显着提升了巷道控制效果,将顶板裂隙降至0.8 m以内,煤帮变形也得到根本改善,为类似条件巷道的推广应用提供了有力参考。该论文有图159幅,表28个,参考文献175篇。

刘畅,姜鹏飞,王子越,韦尧中,罗超,郭吉昌^[5]（2020）在《煤巷快速成巷技术现状及应用效果评价方法研究》文中研究说明当前我国煤巷整体成巷速度慢,造成采掘失调。针对煤巷快速成巷,国内外在掘进装备、临时支护、永久支护等方面研发了多种形式的掘支装备。现有煤巷掘支装备主要包括:悬臂式掘进机、连采机、掘锚机及全断面掘进机;临时支护主要包括:自移式支架、掘进机液压顶棚、护盾式临时支护机构等,永久支护包括:钻锚一体化锚杆、掘锚一体机、锚杆钻车及其他集成化液压锚杆支护装备。现场实践发现,现有技术中掘进装备较为成熟,能够基本满足煤巷截割破岩的需求,但临时支护强度不足、不能顶帮全覆盖及时支护,难以满足我国大多数煤巷临时支护的要求。永久支护工艺复杂,提速效果有限。整体上看,现有装备尚难满足我国一般及复杂地质条件下煤巷快速成巷的需求,且在短期内难以实现较大突破。实现我国煤巷快速成巷除了需要针对我国煤矿具体的条件开展针对性研发外,还应建立针对我国各类围岩条件的快速成巷技术评价方法,最大程度利用现有装备提升煤巷成巷速度。影响煤巷快速掘进的主要因素包括:围岩地质力学条件、工程条件、掘进与支护装备条件等。快掘系统的效果评价应在确定影响巷道快速成巷主要因素的基础上,分析各因素对巷道掘进的影响程度并按影响程度排序,进而对比确定适用于相应条件的巷道快速成巷装备,为快速成巷装备的选型提供依据。

成国丰^[6]（2020）在《煤巷快速掘进施工技术探讨》文中认为本文对煤巷快速掘进的相关影响因素进行研究,然后对煤巷掘进机主要生产线加以分析,对煤巷快速掘进施工技术对策实行探讨,旨在加快煤巷快速掘进速度,减少实际掘进和支护的时间,提高矿井的生产效率、安全性。

王彬^[7]（2020）在《煤矿巷道锚杆（索）分次支护及快速掘进技术研究》文中研究指明在煤矿巷道掘进过程中,巷道支护速度远远赶不上掘进速度,锚杆（索）支护时间占整个巷道成巷时间的60～70%,且巷道掘进与锚杆（索）支护不能够完全平行作业,严重制约了巷道的快速掘进。由于巷道掘进工作面存在“空间+时间”效应,使得巷道围岩变形和应力释放不能一次性完成。本文依据掘进工作面的“空间+时间”效应,展开对掘进过程中巷道围岩变形和应力释放进行研究,并提出巷道锚杆（索）分次支护的思想,旨在提高巷道的掘进速度。研究主要结论如下:（1）分析并总结现有煤矿掘进巷道围岩的变形破坏类型以及围岩的变形特性,针对掘进工作面的“空间+时间”效应,分别从物理效应、力学效应以及时间效应进行描述。在开挖面“空间+时间”效应的影响下,巷道围岩纵向变形形式可分为:稳定变形型、持续变形型、加速变形型。（2）现有的煤巷支护设计均采用一次成巷的支护技术,锚杆（索）支护时间过长,忽略了开挖面的时空效应,未充分考虑巷道围岩的变形特性且支护理念不适应巷道的快速掘进,严重影响巷道的掘进效率。依据巷道掘进工作面的“空间+时间”效应影响,提出了煤巷锚杆（索）分次支护的思想,旨在减少在掘进过程中锚杆（索）的支护时间,以此来提高巷道的掘进速度,实现煤矿巷道的快速掘进。（3）对掘进巷道建立时空效应下的力学模型,通过弹性-粘弹性对掘进巷道进行力学分析,推导出巷道在掘进时围岩的变形、应力随空间和时间的变化规律。随着掘进面的循环推进,巷道围岩应力释放逐渐增大,围岩的变形和塑性区半径逐渐增大。通过理论分析在靠近开挖面附近处,围岩变形和应力释放较小,紧跟工作面支护一定数量的锚杆保证掘进空间安全稳定,剩下的锚杆在不影响掘进的情况下进行支护,减少在掘进过程中锚杆（索）的支护时间,提高巷道的掘进效率,实现巷道的快速掘进。（4）以柠条塔S12001掘进巷道为背景,结合具体地层参数,利用分次支护的思想进行支护设计,并形成一套分次支护施工工艺。应用本文理论计算结果与现场实测数据对比分析,验证理论的正确性。分次支护方案不仅能够有效控制围岩变形,保证掘进空间安全,还能减少在掘进过程中锚杆（索）的支护时间,提高巷道的掘进效率,研究成果对实际工程具有深远的指导意义。

董广乐^[8]（2020）在《城郊煤矿高应力煤层大巷快速掘进工艺及应用》文中研究说明随着能源消耗的不断增加,社会生产中对于煤炭资源的需求也是在不断加大的,采掘失衡这个问题困扰着许多矿井的生产。煤矿生产活动中,提高煤层巷道的掘进速度的需求一直存在着。随浅部煤炭资源的消耗,如今许多煤矿都面临煤炭深部开采的难题,如何将这两个问题在一定程度上进行合理处理也是现在研究的热点问题。本文以城郊煤矿二水平回风大巷反掘段为研究对象,采用因素分析的方法确定了高应力下煤巷掘进速度的影响因素为掘进设备、地质条件、组织管理和支护参数。通过实验室实验的方法,确定了巷道围岩的力学性能;通过数值计算方法,研究了高应力对于煤巷变形的影响程度;通过数值模拟对巷道形状、巷道宽高比以及支护参数进行了优化;通过现场考察对巷道掘进过程中的生产组织管理的环节进行了优化。通过对煤巷掘进关键因素的优化,形成了适用于城郊矿二水平的高应力影响下的煤巷快速掘进的支护方案。并在进行工业性应用时通过现场观察发现掘进工作面生产组织时存在的问题,提出了有助于提高掘进速度的整改的意见。基于以上研究成果,提高了城郊矿煤巷掘进的掘进速度,在实际应用中效果良好,掘进速度得到明显提升。本论文为巷道掘进方面提供了一定的借鉴意义,推广煤巷掘锚支护一体化机组的使用,对平衡采掘关系,提高巷道掘进速度,为煤碳资源向深部开发发挥了积极作用。论文包含图36幅,表格21个,参考文献72篇。

梁锋^[9]（2020）在《近距离动压厚煤层沿空掘巷快速掘进关键技术及应用研究》文中指出采掘之间的平衡程度对煤炭的正常回采具有重大影响,通过提高巷道特别是回采巷道掘进效率是解决采掘失衡最有效的技术手段。近距离煤层开采在目前煤炭开采过程中较为常见,下覆煤层煤巷掘进存在成巷速度慢、动压影响大等问题。因此,为了解决此类问题,本文以枣庄矿业集团高庄煤矿3下1104运输巷为研究对象,对煤巷的布置方式、掘进支护技术与成套装备进行了工程应用研究。本文通过现场调研、数值模拟、工程实践方法,较为系统地研究了巷道空间位置选择、锚杆索支护参数对支护效果的影响以及掘进装备的选取与巷道掘进速度匹配关系。最终提出了“高强度低密度”的支护技术,并且形成了适用于近距离动压厚煤层沿空掘巷的掘进成套装备。本文主要获得了如下成果:（1）研究了上覆煤层开采特征、下覆煤层巷道空间位置选择、回采巷道布置方式,为3下煤层巷道的布置与支护提供一定的依据。（2）采用有限差分软件FLAC3D对巷道空间位置选择、锚索预紧力、间排距、长度以及不同部分支护方案等进行数值模拟,并且结合数值模拟结果和巷道地质条件,最终提出了巷道沿空掘巷的布置方式以及“高强度低密度”的支护技术。（3）通过文献调研与地质条件结合,3下1104运输巷最终引进“MB670-1型掘锚机+PZL1500/300型履带式转载破碎机+DZQ100/100/40型煤矿用带式转载机+DSJ-100/2×132型胶带输送机”为主要设备的机械化作业线进行煤巷掘进。并且现场实践表明,该成套掘进装备能够较大程度地协调掘进、支护、运输工序平行作业问题以及降低工人的劳动强度,日进尺最高达20 m。工业性试验表明:该支护技术与成套掘进装备能够较好适应该类型煤巷掘进与维护,形成了近距离动压厚煤层沿空掘巷快速掘进技术以及成套掘进装备,其对于枣庄矿业集团类似条件下煤巷快速掘进具有一定的指导与借鉴作用。论文包含图66幅,表格12个,参考文献104篇。

廖敬龙,邓增社,吴学明,陈小绳,关欣杰^[10]（2020）在《陕北矿区大断面煤巷快速掘进作业线方案设计与应用》文中研究说明因地制宜的选择巷道快速掘进作业线可以有效的提高单进水平,提高矿井掘进效率,缓解矿井采掘接替关系,对整体提高矿井的经济效益和社会效益具有重要的意义。在调研陕煤集团红柳林煤矿掘进现状基础上,针对顺槽、撤架巷道等大断面煤巷设计出3种作业线方案,并辅以完善的快速掘进保障体系和高效辅助系统,可显着提高矿井的掘进水平。

二、煤巷快速掘进技术（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、煤巷快速掘进技术（论文提纲范文）

（1）煤巷快速掘进工艺优化设计研究（论文提纲范文）

（2）煤巷高效快速掘进技术优化（论文提纲范文）

（3）城郊矿高应力煤巷掘锚护一体化快速掘进支护技术研究（论文提纲范文）

（4）深部巷道煤岩复合顶板厚层跨界锚固承载机制研究（论文提纲范文）

（5）煤巷快速成巷技术现状及应用效果评价方法研究（论文提纲范文）

（6）煤巷快速掘进施工技术探讨（论文提纲范文）

（7）煤矿巷道锚杆（索）分次支护及快速掘进技术研究（论文提纲范文）

（8）城郊煤矿高应力煤层大巷快速掘进工艺及应用（论文提纲范文）

（9）近距离动压厚煤层沿空掘巷快速掘进关键技术及应用研究（论文提纲范文）

（10）陕北矿区大断面煤巷快速掘进作业线方案设计与应用（论文提纲范文）

四、煤巷快速掘进技术（论文参考文献）

• [1]煤巷快速掘进工艺优化设计研究[J]. 张竹勤. 矿业装备, 2021(06)
• [2]煤巷高效快速掘进技术优化[J]. 李宏弢. 科技创新与应用, 2021(16)
• [3]城郊矿高应力煤巷掘锚护一体化快速掘进支护技术研究[D]. 何东升. 中国矿业大学, 2020
• [4]深部巷道煤岩复合顶板厚层跨界锚固承载机制研究[D]. 谢正正. 中国矿业大学, 2020
• [5]煤巷快速成巷技术现状及应用效果评价方法研究[J]. 刘畅,姜鹏飞,王子越,韦尧中,罗超,郭吉昌. 煤炭科学技术, 2020(11)
• [6]煤巷快速掘进施工技术探讨[J]. 成国丰. 当代化工研究, 2020(17)
• [7]煤矿巷道锚杆（索）分次支护及快速掘进技术研究[D]. 王彬. 西安科技大学, 2020(01)
• [8]城郊煤矿高应力煤层大巷快速掘进工艺及应用[D]. 董广乐. 中国矿业大学, 2020(03)
• [9]近距离动压厚煤层沿空掘巷快速掘进关键技术及应用研究[D]. 梁锋. 中国矿业大学, 2020(03)
• [10]陕北矿区大断面煤巷快速掘进作业线方案设计与应用[J]. 廖敬龙,邓增社,吴学明,陈小绳,关欣杰. 陕西煤炭, 2020(S1)

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