老矿井煤柱巷道支护方案优化设计与应用.docx

老矿井煤柱巷道支护方案优化设计与应用
随着社会的不断发展和经济的快速增长，煤炭资源的需求也日益增加。但是，同时也带来了安全问题的威胁，特别是老矿井的开采和利用。在这种情况下，煤柱巷道支护方案的优化设计和应用变得尤为重要。
一、老矿井煤柱巷道支护的现状
老煤矿通常指建造时间超过20年的矿井，该矿井已进入或快要进入生产后期和结束阶段。在这些老矿井中，巷道断面积相对较小，煤柱相对较大，柱宽与高比值在2以下。由于开采时间长，煤柱的质量也随之下降，容易发生煤柱失稳、决裂等问题，形成巷道失稳、支护不足等问题。
目前，老矿井煤柱巷道支护的主流方法是支架支护。支架以刚性柔性组合形式进行组合，实现不同地质环境下的支护，增强支架的稳定性和支护效果。但是，支架的长度和高度存在限制，不能将煤柱完全覆盖，无法保证巷道的长期稳定性和安全性。
二、老矿井煤柱巷道支护的优化设计
1.巷道断面积增大
不论单柱或多柱支架，其支护能力均为长度和高度的函数。因此，可以考虑将巷道断面积增大，扩大支护面积。增大巷道断面积的方法一般有两种：改变煤柱开采方式和增加煤柱宽度。
2.改变煤柱开采方式
既然煤柱宽度和高度比值在2以下，就应该改变开采方式，尽可能避免单柱支设方案。相信大家都知道煤柱开采方式通常有房柱式开采、阶梯式开采、方格式开采、交叉式开采等多种。其中，方格式开采是目前比较流行的方法，它将煤柱开采成为一个网格状结构，煤柱宽度相对较小，可以更好的进行支护和稳定。
3.增加煤柱宽度
增加煤柱宽度也是一种解决老矿井煤柱巷道支护问题的方法。但是，这需要在掌握煤体力学性质和德工艺的前提下进行，否则可能会导致煤柱质量下降和支护不足等问题。
三、老矿井煤柱巷道支护的应用
1.支架抗力模型
支架抗力模型是评价支架稳定性的重要工具，也是支护设计的基础。支架抗力模型应能反映支架的抗力特性和力学行为，因此在设计支架时应选用合适的模型，并对其参数进行合理的选取和调整。
2.支架优化设计软件
支架优化设计软件实现了支架优化设计的自动化和数字化。在支架优化设计软件中，进行支架性能评估和巷道稳定性分析，对应不同地质条件和巷道尺寸，利用最优化策略，实现对支架材料和结构的优化设计。
3.巷道稳定性监测
巷道稳定性监测是对巷道运行状态的实时监测和分析，可为巷道支护提供有力依据。常用的巷道稳定性监测方法有地表测量法、交叉孔法和岩体监测法等。
四、结论
老矿井煤柱巷道支护方案的优化设计和应用对于确保煤矿井巷道的稳定性和安全生产具有重要意义。在设计中，应结合巷道尺寸和地质条件，选用适合的支护材料和结构，并对支架抗力模型进行合理的选取和调整。在应用中，应根据巷道的实际情况进行巷道稳定性监测，及时调整支架方案，保障巷道的长期稳定性和安全生产。