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孤岛工作面沿空掘巷巷道位置及支护设计研究
随着我国煤炭开采的不断深入，孤岛式开采方式逐渐被广泛应用。与传统开采方式相比，孤岛式开采技术能够充分发挥煤炭资源的潜力，提升矿井采煤效率，降低采煤成本。而孤岛工作面作为空心柱的开采，具有加速煤层压裂、增加采空区体积以及提高采煤系统强度等优点，已经成为当前我国矿井开采中最为先进、高效的采煤方式之一。
孤岛工作面中的巷道，是连接采煤工作面与支架区的重要通道，其设计合理与否直接影响到矿井采煤效率与安全。因此，本文将以孤岛工作面沿空掘巷巷道位置及支护设计研究为主题，针对孤岛工作面形成过程中可能出现的问题和压力，探究巷道及其支护的设计方案，提出优化建议，以期在保证采煤效率的同时，提高矿井安全性。
一、巷道位置设计
孤岛工作面中的巷道设计必须合理，以便采煤车等机械设备顺利通行，工人们顺畅进出工作面。而在巷道空间布置中，应考虑到以下因素：
1.排水考虑：在巷道的设计和布置中，需要考虑巷道的水流方向和排水体系。必要时要在巷道中设立或连接矿环水管道和排水系统，防止瓦斯自燃和水淹。
2.煤层走向：考虑到煤层体的走向，稳定地设计巷道位置，合理布置排放和通风设备。
3.孤岛区的支护：巷道必须合理布置在孤岛区支护钢架中，而且巷道布置应该遵循支架排列原则，因此需要认真考虑巷道的交叉角度和支架间缝隙的尺寸。
4.综采工作面大小：综采工作面尺寸决定了巷道向矿坑主井的布置方向。通常来说，综采工作面应该与巷道略带错位，以便彻底采煤，防止煤层溃块的产生。
5.矿井地质条件：不同的地质条件和煤层性质对巷道位置和支护的布置有不同的影响。比如，在岩石地层中，巷道的稳定性是支护布置的重中之重。
综上所述，矿山设计人员在制定巷道位置时，必须全面考虑矿井的地质条件、巷道的稳定性和采煤车辆的通行压力等多方面因素，从而设计出合理、安全的巷道布置方案。
二、巷道支护设计
巷道的支护设计是确保矿井采煤机械安全稳定和采煤效率的关键环节。而在孤岛工作面中，由于巷道与支架的联系比较关键且巷道所在的区域常常被高压水、沉陷等因素所侵袭，如不妥善解决，将会给安全生产带来严重的威胁。
巷道支护设计关键点如下：
1.支架布置：在设计巷道支护时，支架的布置方案应是综合考虑矿井地质条件和巷道稳定性的基础上，同时符合防高压水、防沉陷的目的。巷道间距要略大于支架的长度，以便操作空间充足，支架与巷道连接处应采用卡榫和膨胀型支架，以增强节点承载能力和稳定性。
2.支护杆数量：在对孤岛工作面中巷道杆件的数量和间距进行设计时，需要考虑到岩体的力学性质、支架的承载能力和巷道的支撑强度，以保证巷道不会发生悬空、变形等现象。
3.支架之间的间距：需要通过实地勘探、煤岩层压力分析及支架负荷测试等方式，确定支架之间的间距大小，以充分保证施工质量和支架的耐久性。
4.螺旋桩的设置：在地质条件不稳定的煤层中，可以采用螺旋桩耐力支撑方式来增强巷道的稳定性和支撑能力。
综上所述，巷道支护设计应根据实际情况，综合考虑矿井地质条件、巷道修建的作用及特殊需求、巷道所处部位的是否危险和支架设备的强度等因素，保证设计方案的安全、有效和经济可行。
三、巷道维护与管理
针对巷道维护及管理的具体内容，应建立健全维护管理机制。为此，应制定相应的规章制度，明确重要工作程序，标准化和规范岗位操作内容。常规维护工作应包括每日清扫、每月通风扇清洗和植被管理等。此外，对巷道石材、钢管材料、防护网等检查合规性，保证生产运行的安全和有效性。
总的来说，巷道的位置设计和支护设计是孤岛工作面开采中非常重要的环节，需要根据实际情况，全方位考虑实际使用需求并综合采集各种数据，以制定出合理、科学的设计方案。此外，为保证矿井工作的顺利开展，还需要确立一套有序、系统的维护管理机制。这样，巷道及其支护设施的合理运用，将实际推高矿井生产效益，并有助于确保矿山开采的安全和可持续性。