煤矿巷道工业设计论文

在煤矿采矿工程专业主干课程《井巷工程》巷道断面设计中，诸多学生对巷道净断面、设计掘进断面、计算掘进断面及其尺寸，理解不透，难以掌握，容易混淆。在设计时，往往出现计算和绘图错误。为了让学生弄清概念，学以致用，笔者认为应从如下几方面对其进行区分和理解。以下是小编精心整理的《煤矿巷道工业设计论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

煤矿巷道工业设计论文 篇1：

基于巷道支护技术的煤矿井下掘进研究

【摘 要】煤炭作为不可再生资源的一种，不仅在人民群众日常生活中发挥着重要的作用，对于我国经济发展状况也有一定程度的影响。一般情况下，煤矿的开采方式主要分为两种，一种是露天开采，另一种是地下开采，本文主要研究的地下开采，深入分析煤矿井下开采技术，了解巷道支护技术在煤矿井下掘进中的重要作用。

【关键词】巷道支护技术；煤矿；井下掘进

前言

相比于煤矿的露天开采来说，地下开采的更具有危险性，稍不注意就会造成巨大的人员伤亡，造成无法挽回的后果。为了保证煤矿开采人员的生命安全，就必须要提高巷道支护技术水平，打破传统的巷道支护实施方案，针对煤矿的实际情况进行巷道支护方案的设计，提升巷道支护工艺与手段，确保巷道支护的质量，为煤矿井下开采人员的生命安全提供保障。

一、巷道支护技术的相关概述

（一）巷道支护技术的基本介绍

巷道支护技术是煤矿井下掘进常用的技术手段，一般分为主动支护与被动支护，不管是哪一种支护方式，都具有多元化的特征。被动支护主要就是围岩支护，其中比较常见的被动支护有棚式金属支架支护，使用金属支架对矿井中的围岩进行支撑，确保煤矿开采人员在下井工作的时候不会受到围岩脱落的干扰。但是，这种支护形式并不适宜长期使用，其使用过程中经常会出现各种各样的安全隐患，无法为煤矿开采工人的生命安全提供保障。其他常见的巷道支护技术还有锚杆支护技术[1]。

（二）巷道支护的主要形式

1.型钢支护

型钢支护是采取了钢材的强度高、韧性强的优势，在实际煤矿井下掘进的时候能够表现出抗压、抗拉等不同的性能。一般情况下，煤矿巷道支架需要承受来自两个方向的作用力，分别是横向荷载、纵向推动力，如果巷道支架不能够承受这两个方向的荷载力，就会造成巷道支架的不稳定，使巷道支护失去其本来的效果。型钢支护能够承受的负荷比较强，及时面临比较大的横向荷载与纵向推动力，也能够抵抗住压力带来的影响，确保巷道支护的正常使用。

2.预留煤柱支护

预留煤柱支护是一种巷道支护技术中比较传统的一种，分为上区段与下区段两个方向进行预留，一般情况下，会将上区段作为运输平巷，将下区段作为回风平巷。不管是上区段还是下区段，都要预留出一定宽度的煤柱，确保回风平巷能够准确的避开支撑压力的峰值，防止支撑压力将下区段压倒，造成不必要的人员伤亡。从技术层面的角度来看，预留煤柱支护技术的可操作性比较强，不需要非常繁琐的步骤就能够完成，对于煤矿井下的通风、排水等活动也有着积极的影响，是一种比较实用的巷道支护方式。但是，在预留煤柱支护技术的实际使用过程中，会耗费大量的人力、物力、財力，不仅会增加巷道支护技术的成本支出，还会增加对巷道的维护难度[2]。

二、煤矿井下掘进过程中巷道支护存在的问题

从现阶段我国地下煤矿的开采现状来看，巷道支护技术的应用还存在很多的问题，不利于地下煤矿开采的顺利进行。煤矿井下掘进过程中巷道支护存在的问题主要表现在两个方面，一方面是巷道围岩产生变化影响煤矿的开采进度与开采质量，另一方面是巷道围岩遭到破坏，增加了地下煤矿开采过程中的不稳定因素，煤矿开采工作人员的生命安全无法得到保障。巷道围岩具有遇水膨胀的性质，一旦巷道围岩膨胀起来，就会对周围的岩壁造成挤压，导致围岩变形，影响巷道支护效果的发挥，甚至会使巷道支护失去效果，煤矿开采人员在毫无防备的情况下进入没有进行巷道支护的矿井内，稍有不慎就会发生冒顶事故[3]。

三、煤矿井下掘进过程中巷道支护技术的应用策略

（一）完善锚杆支护技术的应用

锚杆支护技术适用于软岩性质的巷道支护，因此，在进行巷道支护之前，首先要明确巷道的材质，如果是软岩性质，就要在第一时间采取锚杆支护技术。软岩性质的巷道与正常巷道存在很大的区别，在进行巷道支护的时候，必须要采用专门的巷道支护方式，根据巷道的之际情况去完善巷道支护技术，大大降低了煤矿施工过程中难度，为地下煤矿开采工作人员的生命财产安全提供了基本保障。另外，还要注意巷道参数的变化，不同时期、不同情况下的巷道参数都是不相同的。

（二）严格遵照巷道支护的规章制度

不管使用哪一种方式进行巷道支护，都要严格遵照巷道支护的规章制度进行，只有这样才能实现巷道支护的目标。煤矿工作人员要积极的对煤矿周围以及内部的环境进行分析，完善与煤矿相关的观测资料，根据观测结果与煤矿的实际地质情况进行分析，选择最佳的巷道支护技术，并且严格按照规章制度进行设计与实施。在巷道支护实施过程中，要明确施工的方式与施工的目标，确保巷道内部的光滑平整，最大限度的发挥巷道支护技术的效果[4]。

（三）合理的使用巷道支护技术手段

根据地下煤矿的地质情况进行巷道支护技术手段的选择，传统的巷道支护形式为预留煤柱，将地下煤矿划分成上区段和下区段，上区段属于运输平巷，下区段属于回风平巷，不管是哪一种划分形式，都要预留出一定宽度的煤柱才能确保巷道支护的正常使用。现代化的巷道支护形式为型钢支护，在韧性、强度上都有很大的提升。由此可见，这两种方式都有各自的优势，面对不同的地下煤矿地质情况，合理的进行巷道支护技术的选择，确保巷道支护技术的效果能够得到充分的发挥。

（四）注意锚网索支护技术的应用

锚索网支护技术能够对锚杆和非锚固岩层间的变形进行有效的控制，对于已经被破坏的岩体进行支撑，确保地下煤矿开采人员在进行工作的时候，不会受到脱落岩体的影响，为他们的生命财产安全提供了基本保障，避免了地下煤矿崩溃、坍塌的现象。由此可见，锚网索支护技术的合理使用在巷道支护中发挥着重要的作用，不仅能够缓解煤矿开采对周围岩层造成的压力，还能够解决巷道煤矿支护进行难度大的问题。另外，锚网索支护技术还能够减少地下煤矿在开采过程中产生的瓦斯，如果不及时对瓦斯进行处理，就会造成瓦斯的积累，不仅会增加巷道维修的工作量，严重的还会造成地下煤矿爆炸的危险。

四、结论

综上分析可知，随着不可再生资源的逐渐减少，给我国煤矿资源的开采造成了很大的危机，地下开采面临着很多挑战，如果不能够妥善解决好地下煤矿开采的问题，不仅会对煤矿开采人员的生命安全造成伤害，还会大大降低我国煤矿产量，阻碍我国国民经济建设的发展。由此可见，对煤矿井下掘进中巷道支护技术的研究是非常必要的，在不影响地下煤矿开采质量的前提下，进行成本的降低，有助于提升煤炭企业的经济效益与社会效益。

参考文献：

[1]李亚辉.化乐煤矿泥化软岩巷道支护及快速掘进技术研究[D].中国矿业大学，2015.

[2]鄢耀.煤矿井下巷道掘进顶板支护研究[J].河南科技，2013，12：35.

[3]杨磊，高远.探析煤矿井下巷道掘进顶板支护[J].河南科技，2013，17：38-39.

[4]麻龙斗.巷道支护技术在煤矿井下掘进中的应用研究[J].工业设计，2015，09：111-112.

作者：王琪

煤矿巷道工业设计论文 篇2：

对巷道断面及尺寸的区分和理解

在煤矿采矿工程专业主干课程《井巷工程》巷道断面设计中，诸多学生对巷道净断面、设计掘进断面、计算掘进断面及其尺寸，理解不透，难以掌握，容易混淆。在设计时，往往出现计算和绘图错误。为了让学生弄清概念，学以致用，笔者认为应从如下几方面对其进行区分和理解。

一、透彻理解巷遭断面及其尺寸的概念

巷道断面及其尺寸是巷道断面设计的主要参数，是巷道掘进施工与支护的依据。一般情况下，我国煤矿巷道的断面形状常选用矩形、梯形和直墙拱形。巷道断面尺寸，其合理与否直接影响到煤矿生产的安全和经济效果。在巷道断面设计中山现的巷道净断面、设计掘进断面、计算掘进断面及其尺寸的大小分别由相对应的宽度和高度确定。

(一)巷道净断面及尺寸

巷道净断面是指煤矿井巷中用于满足行人、运输、通风、安装设施设备等有效的断面。它的大小由其净宽度和净高度确定。

1．巷道净宽度

矩形和直墙巷道的净宽度，是指巷道两侧内壁或锚杆露出长度终端之间的水平距离。

梯形断面巷道的净宽度由下列情形确定：

①当其内通行矿车、电机车时，净宽度足指车辆顶面水平的巷道宽度。

②当其内不通行运输设备时，净宽度是指底板起1．6米高水平的巷道宽度。

2．巷道净高度

矩形、梯形断面巷道的净高度，是指由道渣面或底板至顶梁或顶部喷层面、锚杆露出长度终端的高度。

拱形断面巷道的净高度，是指道渣面至拱顶内沿或锚杆露出长度终端的高度。它是由道渣面起巷道的壁高和拱高两部分之和确定。

从概念及断面图可知，巷道的宽度和高度(断面尺寸)分别是其断面水平和垂直方向上的长度。值得一提的是：锚喷支护巷道断面净尺寸是从锚杆外露的尾端算起，但当喷射混凝土厚度大于锚杆外露长度时，则应由喷射混凝土面算起；棚式支架支护巷道断面净尺寸，则从支架内侧算起。

(二)巷道设计掘进断面及尺寸

巷道设计掘进断面是在其净断面基础上，考虑到支架及道床本身占用空间后得到的断面。它相对应的设计掘进宽度，是巷道净宽度加上水平方向支架占用空间的尺寸，设计掘进高度是巷道净高度加上垂直方向支架和道床本身占用空间的尺寸。

(三)巷道计算掘进断面及尺寸

巷道计算掘进断面是在其设计掘进断面基础上，加上巷道允许超挖值后所得到的断面。它相对应的计算掘进宽度，是设计掘进宽度加上水平方向巷道允许超挖数值。计算掘进高度，是设计掘进高度加上垂直方向巷道允许超挖数值。计算掘进断面及其尺寸是施工队伍掘出巷道毛断面施工的依据。

为了便于区分，结合图—所示的直墙半圆拱形断面图形(其相应尺寸：净宽度B、设计掘进宽度B₁计算掘进宽度B₂，净高度H，设计掘进高度H₁，计算掘进高度H₂)，可以深理解，弄清概念。

二、正确区分不同断面及尺寸之间关系

巷道净断面、设计掘进断面和计算掘进断面及其尺寸既相联系又相区别：

(一)联系

1．巷道净断面、设计掘进断面、计算掘进断面及其尺寸都是巷道断面设计和施工中的基本概念，是井巷施工的依据。

2．在一般情况下，巷道净断面、设计掘进断面、计算掘进断面为相似形状。

3．它们之间存在着一定的定量关系(以图一直墙半圆拱形断面为例说明，图一中，T为砌碹支护厚度，δ为巷道超挖值，H_b，为道床参数)：

①设计掘进宽度：净宽度+水平方向支架本身占用空间宽度

B₁=B+2T

②计算掘进宽度=设计掘进宽度+水平方向巷道允许超挖值

B₂=B₁+2δ

③设计掘进高度二净高度+垂直方向支架和道床本身占用空间高度

H₁=H+T+h_b

④计算掘进高度=设计掘进高度+垂直方向巷道允许超挖值

H₂=H₁+δ

(二)区别

1．在巷道断面中，净断面最小，计算掘进断面最大，设计掘进断面介于两者之间。

2．净断面及尺寸是最重要的参数，它是满足生产和安全必需的最小空间。

3．设计掘进断面及尺寸是考虑巷道支扩因素后保证净断面及尺寸大小的参数。

4．计算掘进断面及尺寸是考虑巷道超挖因素后保证设计断面及尺寸大小的参数，是掘进队掘出巷道毛断面施工的依据。

三、熟练掌掘净断面及尺寸的有关规定和要求

在巷道断面设计及施工中，保证净断面及净尺寸的大小至关重要。施工队伍按计算掘进断面的计算掘进宽度与高度进行施工，掘出巷道毛断面，再按设计掘进断面参数进行支护或铺设道床。这样，巷道成型后，净断面的尺寸就能按设计的要求得到保证，以满足生产和安全的需要。设计时，要考虑各种因素，做到全面、严密、安全、合理，并应符合以下有关规定和要求：

1．设计出的巷道净断面，必须满足行人、运输、通风、安全设施、设备安装、检修和施工的需要。

2．对人行道宽度、安全间隙以及主要运输巷道和主要风道的净高的设计，不能违背《煤矿安全规程》的规定。

3．在设计运输巷道断面净宽度时，净宽度由运输设备尺寸、人行道宽度和安全间隙三部分构成。其中，运输设备尺寸要按该巷道中运输设备最大宽度者参与计算，人行道宽度和安全间隙要按《煤矿安全规程》的规定选定既安全又合理的数值代入计算。

4．在按风速校验净断面积时，净断面的风速要符合《煤矿安全规程》和《煤矿工业设计规范》的规定。设计时，应在不违背《煤矿安全规程》的原则下，按《煤矿工业设计规范》要求确定巷道断面，以留有余地。设计出巷道净断面，如风速超过规定，需加大断面尺寸。

5．设计的断面既要安全可靠，又要技术可行，还要经济合理。《煤矿安全规程》从安全角度出发，对断面的净尺寸的最小值作了规定。但设计时，净断面并不是愈大愈好，净断面过大，掘进工程量和材料消耗量过大，造成巷道成本增加，经济上不合算。因此，设计时，要以在满足安全与技术的条件下，力求提高断面利用率，缩小断面，降低工程造价，并有利于加快施工速度为原则。

四、不断加强对断面尺寸的区分、理解与应用

为了加强对不同断面形状的断面尺寸的区分和理解，以图二所示的梯形断面为例，说明断面相应尺寸的求法。

设计该梯形断面巷道净宽度B＝2300、巷道净高度H=2150、巷道顶梁处净宽度B₁=2200、支架直径d=150、板皮厚度t=50、巷道超挖值δ=40、棚腿与水平面夹角α＝80°，则设计掘进断面、计算掘进断面及其相对应的宽度、高度尺寸(单位mm)为：

巷道顶梁处设计掘进宽度：B₃=B₁+2d+2t=2200+2×150+2×50=2600

巷道顶梁处计算掘进宽度：B₅=B₃+2δ=2600+2×40=2680

巷道底板处净宽度：B₂=B₁+2Hctga=2200+2×2150+ctg80°=2958

巷道底板处设计掘进宽度：B₄=B₂+2d+2t=2958+2×150+2×50=3358

巷道底板处计算掘进宽度：B6=B4+2δ=3358+2×40=3438

巷道设计掘进宽度：H₁=H+d+t+h_b=2150+150+50+180=2530

巷道计算掘进宽度：H₂=H₁+δ=2530+40=2570

作者单位：湖南理工职业技术学院

作者：贺岳奇

煤矿巷道工业设计论文 篇3：

贯通测量技术在煤矿测绘中的应用

摘 要：针对传统贯通测量精度低、效率低的问题，以某矿一矿副井和三矿主井的贯通任务为例在分析该任务的基础上，结合贯通距离以及操作难易程度确定最佳贯通路线，并完成贯通操作中必需的关键贯通设备，最终对贯通测量中的高程和平面控制测量的精度保证提出要求。

关键词：贯通测量;GPS;全站仪;贯通距离;测量精度

引言

随着科学技术的迅速发展，贯通测量技术也在不断地丰富，如早期多数煤矿使用的光学仪器和钢尺量距受矿山地理环境的影响极大，而且测量精度低、耗时多、人力成本高，而近年来出现的全站仪、GPS等设备使得测量精度有了大幅度提高，不仅为测量工作者提高了极大的便利，还有效保障了煤矿的安全生产。本文以某矿山为例，提出了新型的贯通测量方案， 采用了防爆全站仪、GPS和激光指向仪，实验确定了最佳贯通点，计算了最佳贯通点在水平重要方向上的预计误差，并对该方案是否满足矿井贯通和隧道贯通最长距离要求进行了探讨，阐明了新方案的合理性和可靠性。

1 贯通测量的概述及原则

首先就井巷贯通而言，主要是指在煤矿井巷掘进工作中，采取同向或者对头掘进的方式，并且能够在预先设定的地点完成有效贯通，其关键在于贯通测量的精度。井巷贯通工作的开展，其优势在于能够提高矿井建设速度，也是提高煤矿效益的重要手段。面对复杂的井下采掘条件，较易在掘进过程中出现巷道破坏、形变等问题，而且潮湿、粉尘等问题增大了巷道测量的难度，所以要合理利用贯通测量的方法，为井巷贯通工作提供有效保障。同时，贯通测量需注意如下几方面：一是要结合贯通巷道工程的类型及特点，合理制定测量方案，并对误差范围作出明确的规定;二是要保证所用贯通测量仪器的精度;三是要尤为重视巷道中、腰线的标定及测量精度，还要结合掘进过程遇到的问题，按要求开展中腰线的检查及填图工作，通过适时调整来降低贯通测量误差;四是贯通后的偏差测量工作也是重要内容，还应对测量过程予以分析总结，找出贯通测量中存在不足[1]。

2 煤矿巷道贯測量的重要性

2.1 保证煤矿巷道安全作业开展

首先，提高煤矿巷道贯通测量的准确性，能保证煤矿巷道安全作业顺利开展。煤矿巷道贯通是煤矿巷道作业中的一种常见的施工情况，其主要指在施工的过程中进行两个或多个相向或者相同方向的掘进工作面设置分段掘进，在这个过程中需要严格要求在预定的地点进行相互结合。在开展工作的过程中，只有保证煤矿巷道贯通测量的准确性才能保证贯通作业顺利推进。尤其是在煤矿巷道贯通的过程中，如果贯通作业的位置地质情况复杂，那么在贯通测量的过程中对测量数据进行反复的核查，来保证测量的精确性。

2.2 提高煤矿巷道贯通测量的效率保证

煤矿巷道贯通测量的准确性能有效提高煤矿巷道贯通测量的效率。在煤矿巷道贯通测量的过程中，如果不能保证测量的精度，需要进行返工， 从而影响了煤矿巷道掘进工程顺利推进，因此需要通过保证煤矿巷道贯通测量的准确性来提高测量的效率，同时能有效避免因巷道掘进而导致施工被延误问题的发生[2]。

3 贯通测量技术在煤矿测绘中的应用

3.1 井下导线测量

井下导线测量按照《煤矿测量规程》中7″级控制导线的规定设置贯通测量控制导线，基于SET22D本安型防爆全站仪采用测回法测试角度，以悬挂棱镜作为参照物，测量水平角时需瞄准悬挂棱镜的线绳，而测量竖直角时需瞄准悬挂棱镜的中心，测角时水准气泡偏差控制在一格以内，以两次独立测量值的平均值为最终结果，测量时应严格遵守《煤矿安全规程》的相关规定。井下1635大巷按照《煤矿测量规程》中高程控制测量准则测试，每组水准点间往返各测一次，取往返测的平均值作为结果;井筒和井下斜巷按全站仪三角高程法的规定测试，以对向观测的方式。所有测量需在实验前对仪器进行校正，测试结果由两人分别计算，保证测量的准确性。

3.2 贯通偏差数值的测定

在煤矿井下巷道贯通测量技术项目中，贯通的允许偏差值要结合工程项目实际情况进行确定，并且要想达到相应的精度，就要结合具体问题进行具体分析，避免其产生较大的经济问题。因此，要在煤矿井下巷道贯通测量技术应用过程中，有效开展复测和复算。在不影响整体工程项目运行的情况下，只有偏差值控制在一定范围内，就能从根本上提高煤矿井下巷道贯通测量的稳定性和安全性。矿井内沿着导向开凿的水平巷道，其结构的腰线误差允许偏差值为0.2m;沿着导向开凿的倾斜巷道，其结构的中心线误差允许偏差值不得大于0.2m。同一个煤矿结构中开凿的水平巷道以及倾斜巷道中心线误差允许偏差值为0.3m，腰线误差允许偏差值不得大于0.2m[3]。

3.3 陀旋定向技术

在实际技术建立和运行过程中，要提高测定效果和测定实效性，水准支线施行双向测量的测量方法，取得的测量数值更为精准，双向测量法也能最大程度上减少误差，高程是测量工作的重中之重。在高程测量工作中一定要保证数值的准确性。陀旋定向技术在应用时，主要使用的是陀螺仪，不仅能有效对数据进行测定，也能将矿井下平面结构参数作为测评对象。（1）深井定向测量，利用陀螺仪还能辅助立井井筒的安装，测量的操作人员可运用陀螺仪测量矿井下的环境，测量人员可根据测量结果对矿井下的具体情况进行合理设计，设计好井筒的放置位置与钢梁的埋藏位置，能最大程度地提升工作效率。（2）控制井下平面，在巷道建成后可以运用陀螺仪对工程进行验收，在工程验收时可将陀螺仪对巷道的方位角进行测量。也就是说，整合定期检查测量机制的同时，要完善基本的填图工作，确保处理机制和运行参数分析的准确性。

3.4 中腰线一体测量

中腰线一体测量技术往往被运用于坡度较陡的巷道中，而且使用这种技术对巷道的长短有具体的要求，需要巷道短一些。中腰线一体测量技术的优势在于操作便利而且能够保证测量的准确度，在使用中腰线一体测量技术之前首先要找好备用井筒仓的上下中心位置，之后再确定中腰线的位置，确定中腰线位置的过程中需要运用到全站仪。此外，在施工的过程中还需要充分考虑实际环境的影响，例如天气、工作区域条件会影响到中腰线位置的测量，为了保证测量的准确性，需要事先完成周边环境的观测工作[4]。

3.5 利用全球定位系统

进行煤矿巷道贯通测量工作开展煤矿巷道贯通测量工作时还会运用到全球定位系统。全球定位系统的优势在于自动化，且具有较高的准确性， 因此被广泛运用于煤矿巷道贯通测量过程中，这种技术能有效提高测量精度，操作较为便利，因此在测量的过程中能大大降低员工的工作强度，提高工作的安全性和效率。

4 结束语

综上所述，在煤矿井下开采中，井巷贯通工程的实施，有助于开采进度及效益的提升，同时，也对贯通测量的精度提出较高要求。对测量人员来说，应当结合贯通工程特点及精度要求，合理选择贯通测量及误差估计的方法，还要高度注意巷道贯通后的误差分析工作，并进行技术总结，进而对后续贯通测量提供有效参考。

参考文献：

[1] 李忠海.煤矿井下巷道贯通测量误差预计与分析——以某矿4101大巷为例[J].中国化工易，2019，（2）：11.

[2] 吕文广，张琳.煤矿井下巷道贯通测量精度分析及技术方法研究[J].工业设计，2019，（3）：149-150.

[3] 孙金礼，陈杰.煤矿井下巷道贯通测量精度分析及技术方法[J].煤炭科学技术，2019，（6）：72，118-120.

[4] 袁会，连会青，韩永.煤矿两立井多巷道贯通测量方案及精度保证技术[J].煤矿开采，2019，（4）：20-22，38.

作者：刘兴伟