地质工程类论文

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地质工程类论文

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地质工程类论文

  地质工程类论文1

  摘要:针对综采工作面在复杂煤层地质条件下的不利局面,以中煤集团大屯公司煤矿综采回采为例,研究高效的旋转回采技术,并具体介绍了该技术在实际中的应用。

  论文关键词:综放工作面,旋转回采技术,复杂地质条件,煤层

  随着煤炭的不断开采,煤炭资源的逐渐减少,煤层开采条件也变得更为复杂,虽然采掘设备不断更新,但是若没有在复杂地质条件下成功的适宜的回采技术,一是造成煤炭资源的永久丢失,二是不能实现安全回采,造成事故,并且随着最近几年煤炭价格回升,如果能够对复杂地质条件下的煤炭资源进行安全顺利的回采,找到一套成功的回采技术,将会给国家带来巨大的经济效益和社会效益。

  工作面综采回采技术是回采工艺的一个重大变革,但在复杂地质条件下很难发挥综采综放设备的优势,为了能在复杂条件下尽可能地采用综放工艺,发挥出综放工艺高产高效、安全低耗优势,需要研究针对复杂地质条件下的综采回采技术。旋转回采技术是解决复杂地质条件下综采的一种高效技术,通过多年的应用与实践,已取得良好的效果。本文中煤集团大屯公司煤矿的回采实践为例,具体介绍该技术的特点和应用。

  1 工作面旋转回采技术

  1.1综采工作面概况

  综采工作面位于某采区七层煤下层,采深较大,且上部七层煤为水采工作面,由于火成岩侵入等原因,留有煤柱,下层回采时会导致应力集中。此外采用水力采煤,巷道需要有一定的坡度,才能溜煤。工作面西部受村庄压煤和皮带保护煤柱影响,走向较短,如果使上下两平直布置,势必造成工作面左上部形成三角煤无法回采,造成资源浪费。为了最大限度的回收资源,唯有调斜开采(小幅度旋转),旋转中心位置原计划定在工作面平巷折向的弯点。该工作面由于条件限制,旋转中心点在材料道三岔门处,地质情况优为复杂,且有一条联络巷,要过其它6条老峒子,运输通道受上覆采空区及溜子道压力影响,旋转中心处的顶板非常破碎,难以管理。

  1.2工作面旋转参数确定

  根据工作面地质条件,选取普通综采沿顶回采。将旋转中心由工作面材料道三岔门处移至工作面外面即以虚中心进行旋转,提前20米(材料道为准)进入虚旋转,完成一个循环后,再采用实中心完成一个循环,后平行推一峒,完成一个大循环。整个旋转过程始终以机头为基准来控制支架上窜下滑,尽可能使小面出现在机尾,便于加架。这需要边旋转边调整,割煤及推溜方式。实中心旋转机尾尽可能不动,只拉机头回采,采用“能旋即旋,不能旋平推”的原则,直到旋转结束。保证安全顺利通过如此复杂的工作面条件,使工作面在大倾度情况下由俯采开采过度到仰采开采。虚中心调斜每循环割煤刀数为12 ,长短刀数比为1:5。工作面调斜过程中每次调斜架数为20架,使在调面过程中支架的各种参数基本保持一致。根据支架的几何尺寸,计算得调架时,每次机头调向6度。整个旋转过程中,以机头为基准,把小面留到机尾,便于加架,达到2架长度加一次支架。旋转结束共加4架。

  2 工作面旋转的技术措施

  2.1旋转前准备

  材料道在推进至旋转实心点前20米进入虚旋转,开始上头进一刀,下头进三刀。逐步过渡到上头进一刀,下头进四刀,即工作面下部(工作面溜子机头)每推采4刀,然后割一通刀,全面推溜子移架子,完成一调斜循环。严格从下往上推溜子。尽最大可能机头与溜子道上帮齐,调面茬要顺,工作面要做到“三直、二平、二畅通”。

  2.2旋转开采控制措施

  (1)从提前调面开始,选用虚中心短刀斜切,先零后整的方法进行回采,上行跑空刀,由下往上移溜,拐点处多到10-15米,以便顺好茬,实现1:4目标。接着沿实中心割一刀,只拉机头,最后割一通刀,将面调直,将架整好后,再循环如此往复,直到旋转完毕。(2)工作面调面回采到溜子道采过转弯点后,工作面机头位置超前机尾15m左右,同时要达到工作面溜子相对于溜子道呈静止状态,即工作面溜子机头既不下滑也不上窜时为止。(3)工作面调面期间如果工作面溜子上窜严重时,每次移架、推溜从上往下进行,同时在机尾用两棵单体打戗柱,控制工作面上窜幅度;每次移架前必须对支架进行调整,确保支架垂直于工作面溜子,保证支架不挤不咬;调整合适的伪斜超前开采长度,当工作面支架溜子出现上移时,采取了调机尾多进方式,缩小伪斜超前开采长度,来达到控制支架、溜子上窜。(4)在调面过程中一般每一刀都要割通机尾,机尾端支架稍微移动即可,以不挤架、不咬架为准,机尾段溜子根据实际情况进行推拉,保证溜子成直线,以利于工作面溜子管理。(5)调面回采期间每次移架前必须对支架进行调整,确保支架垂直于工作面溜子,保证支架不挤不咬。(6)调面过程中若出现挤架、咬架、调斜时,必须及时调整并割通刀,全面推溜移架,在移架过程中认真调整。(7)调面过程中支架最大仰俯角不得超过7°,支架歪斜角度不得大于5°,否则必须进行调整。(8)调面过程中每次拉茬不要在同一地点,且拉茬要长一些,保证工作面成直线,决不得出现死弯,拉茬段的支架要适量前移,确保支架不挤不咬。(9)调面过程中工作面面长将逐渐加长,最大可延长10m左右,到调面结束后工作面面长将比调面前增加4m;同时工作面溜子还要上窜,煤壁影响移机头机尾,必须放炮做机窝,保证拉移机头机尾时不受影响,炮采做机窝倾斜长度不得大于1m,否则必须延工作面机头或机尾。(10)工作面两段头无支架段采用迈步长梁支护方式(前后双套4m-∏梁支护),∏梁一梁三柱,成对使用,∏梁小档0.3m、大档0.6m,前后∏梁交错1m,∏梁下使用2.5m单体支柱;∏梁支护段必须铺设金属网,同时每刀穿两块1m长板皮。

  3 工作面旋转技术效果分析

  3.1 实施结果

  工作面通过一系列的技术措施安全成功的完成了复杂地段的综采推采工艺,由下山俯斜开采转变为仰斜开采。溜子道超前材料道55米。总旋转度数达27度,整个旋转过程中,有一条10年前施工的老峒子与工作面斜交长160米,老峒子变形严重,顶板层位相差1米,工作面逮煤顶过老峒子,加大了旋转的难度,且工作面成功的完成过老峒中的底部穿层石门、顶部老峒及穿7煤顶部石门,材料道总推进20米,溜子道总推进120米。

  3.2 技术效果分析

  从开采全过程中来看,理论计算与现场差别不大,主要原因是二道设计成弧形。机头、机尾加溜、缩溜多次,机尾共加支架5架,面延长8米。回采参数收集与应用起了举足轻重作作,客观上控制了工作面,工作面支架上窜下滑主要靠割煤方式、移溜方式和调上下头来控制。机尾小面每够2架距离就加架。整架每天早班进行。来不及延长机头、机尾就放炮做缺口。适当时延机头机尾,整个过程实现安全回采。

  3.3 经济效益分析

  工作面经过旋转,多回采三角煤达4508平方米,跨采老峒子回收煤煤炭资源面积达9705平方米,多回采煤炭5.7万吨,每吨煤按目前的市场销售价格按600元计,可创效益1795万元。并减少了重打切眼和搬家倒面费用150万元。总计为1945万元。

  4 结论

  通过采取工作旋转技术,综采工作面调斜采用虚中心设计控制方案,成功地进行调斜(小幅度旋转)开采。工作面避免了二次搬家,并且尽最大限度保证国家煤炭资源的回收,取得了较为明显的经济效益和社会效益。该技术为类似条件的工作面回采积累了宝贵的经验。

  地质工程类论文2

  摘要:地质灾害的发生既有自然因素的影响,又有各种资源开发和工程建设活动等人类活动的影响。本文就我国地质灾害的特征与危害、地质灾害防治工程的主要技术方法进行了阐述。

  论文关键词:地质灾害,防治,技术方法

  地质灾害防治工程属于地质工程学的范畴。地质工程学是20世纪80年代末,90年代初,才在我国产生的一个新的学科,是研究与解决从规划到竣工乃至工程运行后效的全过程的与地质有关的工程问题的科学。地质灾害防治工程是对自然或人为作用产生的有害地质现象进行防范与防治,包含了对地质生态环境合理开发与管理的思想。

  在我国,大多数地质灾害现象都是人为因素引发的,据有关资料统计,近年来我国每年因地质灾害造成的经济损失约占各种自然灾害的1/4至1/5,因此,减少或制止破坏生态环境行为、及时采取地质灾害预防和防治措施,是我国当前减少损失的首要途径。

  1 我国地质灾害的特征与危害

  由于我国地理位置独特,地质构造复杂,地球生态环境多变,加之人口众多的农业大国,经济较落后,承灾能力弱,所有这些叠加在一起,形成灾害类型多、分布广、频度高、强度大、影响面宽、损失严重的格局。

  据资料统计分析,在我国,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等种类的地质灾害十分严重。其中崩塌、滑坡、泥石流的分布范围约占国土面积的50%,其中以西南、西北地区最为严重。

  1.1滑坡

  滑坡是指斜坡上的土体或岩体,受河流冲刷、地下水活动、地震、人工切坡等因素的影响,沿着一定的软弱面或软弱带,整体地或分散地顺坡向下滑动的自然现象。滑坡的诱因:地震,降雨和融雪,地表水的冲刷、浸泡,河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷,开挖坡脚,蓄水排水,堆填加载,劈山放炮,乱砍乱伐。

  1.2 崩塌

  陡坡上被直立裂缝分割的岩土体,因根部空虚,折断压碎或局部移滑,失去稳定,突然脱离母体向下倾倒、翻滚,堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象称为崩塌。崩塌的诱因:采掘矿产资源,道路工程开挖边坡,水库蓄水与渠道渗漏,堆(弃)渣填土,强烈振动。

  1.3 泥石流

  泥石流是由于降水(暴雨、冰川、积雪融化水)产生在沟谷或山坡上的一种挟带大量泥砂、石块和巨砾等固体物质的特殊洪流,是高浓度的固体和液体的混合颗粒流。泥石流的诱因:不合理开挖,不合理的弃土、弃渣、弃石,滥伐乱垦。

  1.4地面变形

  地面变形包括地面沉降、地面塌陷与地裂缝。目前中国发生地面沉降活动的城镇有70多个,明显成灾的有30余个,最大沉降量已将近3m。这些城市有的孤立存在,有的密集成群相连形成广阔的地面沉降带(区)。造成中国城镇地面塌陷原因有:不合理地大量开采地下矿产资源引起的塌陷;表面岩溶活动引起的塌陷;大量抽取地下水引起地面下沉。

  1.5人为地质灾害的危险性分析

  人为活动加剧或加速地质灾害的发生所带来的危害性大大超过正常状态下产生的地质灾害所带来的损失。据地质灾害成因分析,全国50%以上的地质灾害发生的主要原因是人类行为,尤其是人类不合理地大量挖掘能源所造成的。如:矿产资源的开发以及铁道、公路等各种工程建设的开挖,亦经常加剧地质灾害的发生,如土壤侵蚀、地面塌陷与沉降、滑坡、岩爆、泥石流、荒漠化以及坑道涌水、瓦斯爆炸等灾害。人工滥伐森林资源也造成土壤侵蚀、滑坡和泥石流等灾害,并导致洪灾的加剧发生。人工爆破也会诱发岩溶塌陷、滑坡等灾害的发生,还有可能引起连锁性的岩溶塌陷。

  2 岩土工程地质灾害防治技术及应急避险措施

  2.1防治地质灾害的基本原则

  (1)预防为主,综合治理,尽可能将灾害损失减少到最低限度。

  (2)因灾施治、有的放矢。根据滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的规模、形态和地质结构特征,稳定状态和危险程度,形成原因和变形破坏机制,危害对象及其重要性以及地质环境和施工条件等因素,合理选择防治方案以及治理技术和方法。

  (3)从加固、改良地质体和消除或削弱动力地质作用着手。由于地质灾害是有缺陷的地质体,在一种或多种动力地质作用下形成的,因而地质灾害防治应该从加固、改良地质体和消除或削弱动力地质作用这两个方面着手进行。

  2.2地质灾害防治主要工程技术方法

  按照地质灾害防治基本原则,目前国内外通常采用的地质灾害防治技术方法主要有:抗滑(抗滑桩、抗滑键)、锚固(预应力锚索、锚杆)、支挡、拦挡、护坡、阻排水、削坡减载、压脚、改变岩土体性质和植草种树等。

  2.2.1抗滑方法

  抗滑治理滑坡一般分为抗滑桩治理滑坡和抗滑键治理岩质滑坡和危岩两种

  (1)抗滑桩治理滑坡

  特点:具有施工方便、工期不受限制、省工省料、对滑坡体(滑动体)扰动小等优点。

  适用条件:抗滑桩适用于治理不同规模和类型的滑坡,尤其是适用于滑坡体破碎、滑坡床坚硬完整的滑坡。规模小、剩余推力小的滑坡,一般适用钻孔灌注桩(包括微型桩)或钢管桩加固;规模大、剩余推力大的滑坡,一般适用大断面钢筋混凝土挖孔桩加固。

  技术要求:由于抗滑桩是通过桩体深入滑坡床岩体内一定深度所获得的桩的抗倾覆力来阻挡滑坡体的下滑推力的,因此要求桩体必须具有足够的刚度和埋置深度。桩体深入滑坡床岩体内的.埋置深度,一般应为桩长的1/3左右。抗滑桩通常采用截面为方形或圆形的钢筋(轨)混凝土桩或钻孔钢管桩。在平面上,可按梅花形或方格形布置,间距一般为3~5米,深入滑动面(带)以下稳固岩土体中。此外,还有大型方桩,宽度大于2米,深度达20米。为了增强桩的抗滑效果,还可用钢筋混凝土梁(或板)将桩连为一体;也可用锚干或锚索组合成锚拉桩,以增加抗倾覆能力。

  (2)抗滑键治理岩质滑坡和危岩

  适用条件:抗滑键适用于滑动面清楚、单一以及滑动带软弱及其上下岩体较完整的岩质滑坡和危岩。若滑动面不清楚,或不是单一滑动面,或滑动带上下岩体较软弱破碎,则不适用抗滑键。

  技术要求:抗滑键可直接沿滑动带或软弱层打洞,也可以在钻孔内设置(又称为盲桩)。

  2.2.2锚固方法

  适用条件:锚固主要用于岩质斜坡的抗滑治理。预应力锚索和锚杆的用途很广,几乎适用于各类滑坡、危岩、高边坡的治理。既可用于永久性加固工程,又可用于施工场地的临时加固工程;既可单独使用,又可与其它工程联合使用。

  技术要求:常用金属锚杆、钢缆或预应力金属锚杆。通过增大软弱面(带)上的法向压力,来增大其上的抗滑力,提高坡体的稳定性。尽可能布置在最高洪水位之上。

  2.2.3挡墙方法

  拦挡措施包括支档(挡墙等)、拦挡(拦挡沟、拦挡桩、拦挡棚和柔性拦挡网等),可根据崩塌的具体情况灵活应用。此处主要介绍挡墙方法。

  适用条件:适用于规模小、剩余推力小的滑坡支挡和崩塌滚石拦挡。

  类型:按墙体材料分类,有干砌石墙、浆砌石墙、素混凝土墙和钢筋混凝土墙等;按墙体结构分类,有重力挡墙、悬臂式挡墙等。

  技术要求:由于挡墙是靠具有一定刚性的墙体的重量和底面摩擦力来阻挡滑坡体下滑推力的,因而其基础一定要设置在滑坡床相对牢固的岩土体上。为了避免挡墙因阻水而增大推力,还需在墙体设置一定数量的排水孔或在墙背后设置盲沟。必要时,还可用锚杆挡墙、锚定板,以提高坡体的稳定性。

  2.2.4护坡方法

  护坡措施包括:挂网喷浆、格构梁(即格梁)、砌石、土工织物、种草植树等。当斜坡不高时,一般采用挂网喷浆、干砌石、浆砌石护坡,或用浆砌石格构梁。格构梁形状有:拱形、人字形、菱形等。高斜坡和库岸水下斜坡的防护,一般采用混凝土或钢筋混凝土格构梁。格构梁形状为:正方形或菱形。 为了增强护坡效果,可在格构梁交点处设置锚杆;还可在格构梁框内加做干砌石或浆砌石,或者种植草皮。土工织物用于护坡,不仅具有加固作用,还可起到反滤和排水作用。

  2.2.5阻排水工程方法

  阻排水工程包括地表和地下阻排水工程。

  (1)地表阻排水工程

  适用条件:地表阻排水工程,是防治地质灾害常用的措施,尤其适用于地面透水性强、地形相对低洼、汇水面积大的土质滑坡。

  技术方法:降雨时,布置在滑坡上缘的截水沟,用于阻拦滑坡外的地表径流,使之不渗入滑坡体内。布置于滑坡体内的排水沟,可以使滑坡体内地表径流尽快排到滑坡体以外,以便减少雨水入渗,避免因地下水位上升过高引起滑坡复活。  用混凝土面板铺盖岩石裂缝,用粘土堵塞土体裂缝,整平地面,填平洼地,改水田为旱地,也都能起到阻止或减少地表水入渗的作用。

  (2)地下阻排水工程

  地下阻排水工程,包括:排水井(孔)、排水平洞(廊道)、阻水帷幕和盲沟等。用于直接排除地下水。

  2.2.6削坡减载方法

  适用条件:斜坡上的危岩或局部不稳定块体,一般可清除。在危岩体上方削坡,可防止崩塌的发生。若清除困难或不可能时,可支撑加固以防止其坠落,以免影响坡体稳定和建筑物安全。

  技术要求:减载的主要目的是使变形体的高度降低或坡度减小。最好在经过力学计算得出变形体高度以后,再根据坡高及滑动面的具体条件进行分析,确定有效的减载和堆渣方案。坡上部削坡挖方部分,堆填于坡下部填方压脚。填方部分要有良好的地下排水设施。

  3 结语

  地质灾害防治工程是一项长期的工作,任重而道远。随着科技的进步和专业工程技术人员的经验积累,新技术、新方法、新材料将在地质灾害防治工程中得到不断应用,地质灾害防治技术必将得到更好的发展和创新。

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