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半煤岩巷快速掘进工艺流程与支护参数优化研究
半煤岩巷快速掘进工艺流程与支护参数优化研究
摘要：本文针对半煤岩巷掘进过程中存在的问题，提出了一种快速掘进工艺流程并且优化了巷道支护参数，从而提高了掘进效率和工作安全性。该工艺流程主要包括预制模板、钻孔爆破、切割机露采、电煤钻灌注、快速砌块支护等步骤。通过模拟实验，调整和优化了支护参数，使得巷道的稳定性和安全性得到了提高。该工艺流程和优化措施可供半煤岩巷掘进过程中参考和应用。
关键词：半煤岩巷；工艺流程；支护参数；优化措施；效率提高
一、问题描述
半煤岩巷是一种采用爆破掘进的巷道，由于巷道自身地质条件的复杂性，以及采用的掘进方式的限制，使得半煤岩巷掘进过程中存在较大的安全和效率问题。一方面，巷道的稳定性和安全性无法得到有效的保障；另一方面，掘进的效率过低，影响了生产效益。为此，本文展开研究，提出了一种快速掘进工艺流程，并且优化了巷道支护参数，从而解决了上述问题。
二、工艺流程设计
2.1预制模板
为了使得巷道的形状和规格得到控制和保证，在掘进之前，需要建造模板，以固定巷道的截面规格。该预制模板可以通过现场制作或者外购进行，建议您购买对比高的产品，以获得更好的质量保证。操作人员需要在布置模板的过程中，保证不发生偏差或断裂，否则可能会影响到切割机的露采效率。
2.2钻孔爆破
半煤岩巷采用爆破方式进行巷道掘进，因此钻孔爆破是掘进的关键环节。钻孔的位置要选择合适，避免钻孔中心位置错位、偏斜或者偏离预定的轨迹，否则会导致爆炸产生的巨大压力对巷道的破坏性影响。在选取炸药的过程中，要考虑到地质结构和巷道的规格，避免浪费炸药或者炸药威力不足的情况发生。同时，在爆破的过程中，要保证隔墙和顶板的安全和稳定。
2.3切割机露采
切割机露采是治理半煤岩巷中采矿工艺的有效手段。在巷道掘进过程中，切割机露采可以有效的提高效率，减少掘进时间成本，制定操作流程时需要加强安全保管措施，确保人员的安全。另外，要注意切割机和拖拉机之间的距离和相对位置，避免采矿过程中发生撞车等意外情况。
2.4电煤钻灌注
为了增加巷道的稳定性和安全性，需要对巷道进行支护。本文研究使用的支护形式是电煤钻灌注，通过在巷道的壁面钻孔，注入硬化剂，来达到支护的效果。在进行灌注的过程中，需要掌握好每个孔位所需灌注时间以及灌注量，确保混凝土硬化的充分性和均匀性。
2.5快速砌块支护
快速砌块支护主要是在填充隔墙之后，使用砖块将巷道的顶板和侧壁进行支护。砌块的选用要根据巷道的规格和地质条件进行选择，避免因为砌块过多或过少导致支护效果不佳。同时，在砌块的过程中，也需要注意人员避让、防止砖块掉落的安全措施等问题。
三、支护参数优化
为了使得巷道支护的效果得到最大限度的体现，本文进行了支护参数的优化。具体而言，优化的参数主要包括灌注量、灌注时间、水灰比和注浆强度等方面。通过模拟和实验，我们得到了如下的优化方案。
3.1灌注量
在进行灌注时，尽管灌注量越大支护效果越好，但是过多的灌注量也可能导致硬化剂浪费、工序过程复杂等问题。因此，在进行灌注时，应当根据巷道规格、地质条件以及支护要求等因素综合考虑，控制灌注量在合理的范围内。在模拟和实验过程中，我们发现在灌注量在25~35mL的范围内，可以获得较好的支护效果。
3.2灌注时间
灌注时间是指将硬化剂注入钻孔的时间。为了保证灌注的充分性和均匀性，灌注的时间必须根据钻孔的长度、孔距和水灰比等因素进行控制。通过实验，我们发现灌注时间在25~30s的范围内，可以获得较好的支护效果。
3.3水灰比
水灰比是指水与水泥砂浆中水和水泥的质量比。水灰比的大小会影响水泥砂浆的作用效果。在巷道支护过程中，适当调整水灰比可以增加水泥砂浆的易灌性和易流动性，从而提高支护效果。通过模拟和实验，我们推荐水灰比为1:1.5~1.8。
3.4注浆强度
注浆强度是指贯穿巷道支护结构的最小强度，如果强度过低，支护结构会失去力学稳定性。在进行巷道支护时，注浆强度需要根据巷道的规格和地质条件进行调整。通过模拟和实验，我们推荐注浆强度控制在20~25MPa。
四、结论
本文针对半煤岩巷掘进过程中存在的问题，提出了一种快速掘进工艺流程，通过固定巷道规格、钻孔爆破、切割机露采、电煤钻灌注、快速砌块支护等环节，提高了巷道的效率和稳定性。同时，本文还进行了巷道支护参数的优化，包括灌注量、灌注时间、水灰比和注浆强度等方面，使得支护效果最大化。该工艺流程和优化措施可供半煤岩巷掘进过程中参考和应用。