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      煤礦快速掘進巷道與支護技術(shù)

      2016-07-13 10:21:47余豪偉冉紹祥
      大科技 2016年8期
      關(guān)鍵詞:施工工藝錨桿巷道

      余豪偉 冉紹祥

      (重慶中梁山煤電氣有限公司礦業(yè)分公司 重慶 400052)

      煤礦快速掘進巷道與支護技術(shù)

      余豪偉 冉紹祥

      (重慶中梁山煤電氣有限公司礦業(yè)分公司 重慶 400052)

      巷道掘進是一項非常復(fù)雜的工程,其中包括很多影響先到掘進速度的因素,對巷道施工進行科學(xué)的實施,可以從最大程度上保證巷道安全性,并加快施工速度。隨著近年來煤礦開采強度的加大,地質(zhì)條件也越來越復(fù)雜,這種情況下支護技術(shù)成為提高煤礦產(chǎn)量非常重要的因素之一?;诖?,本文從不同角度針對煤礦快速掘進巷道與支護技術(shù)展開了分析。

      煤礦;快速掘進巷道;支護技術(shù)

      煤礦巷道掘進施工的強化可以充分保證煤礦生產(chǎn)的安全性,從很大程度上提升煤礦的整體施工質(zhì)量。煤炭是我國的重要一次性能源,在我國生產(chǎn)中占有主要地位,具體來說煤礦主要利用地下巷道開采的方式,其巷道掘進工藝是一項非常復(fù)雜的工藝過程,煤礦掘進速度可能會受到很多因素的影響。隨著開采深度與強度的增加,地質(zhì)條件越來越復(fù)雜,這無疑對巷道支護技術(shù)的應(yīng)用提出了更高要求。

      1 煤礦巷道掘進速度的影響因素

      1.1 地質(zhì)構(gòu)造

      良好的地質(zhì)構(gòu)造可以使掘進速度得到提升,相反的,斷層、褶皺等地質(zhì)條件會增加掘進的的難度。具體來說,褶區(qū)構(gòu)造、瓦斯量、煤巖厚度等都會對煤礦生產(chǎn)產(chǎn)生影響。如果煤巖硬度較高應(yīng)該進行臨時性支護,如果巖層褶曲斷層結(jié)理,將不能對煤層厚度進行準確預(yù)測,很容易會出現(xiàn)塌落、冒頂?shù)仁鹿剩瑢蜻M速度造成影響。如果在開采過程中出現(xiàn)大量瓦斯涌出,將會為掘進施工帶來極大的威脅。

      1.2 掘進設(shè)備

      隨著近年來科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)在各種新型的巷道掘進技術(shù)得到了應(yīng)用,雖然我國當(dāng)前總體掘進設(shè)備的品類還部件齊全,但是信息化、自動化程度始終落后于西方發(fā)達國家,工藝性能還存在一定程度的欠缺,我國自行研制的掘進設(shè)備故障發(fā)生率非常高,存在明顯的消耗刀具現(xiàn)象,嚴重影響了煤礦巷道掘進的速度。尤其是一些設(shè)備的核心技術(shù)目前我國還沒有完全掌握,因此和發(fā)達國家之間的產(chǎn)品還存在一些差異,機械自動化始終沒有得到實現(xiàn)。

      1.3 施工組織管理

      當(dāng)前我國國民經(jīng)濟快速發(fā)展的首要制約因素就是電力資源短缺,為了進一步緩解供電壓力,我國原煤產(chǎn)量開始出現(xiàn)供大于求的現(xiàn)象,很多企業(yè)過分追求眼前利益,過度開采煤層,嚴重忽視了施工管理的科學(xué)性。目前很多管理者始終沒有認識到質(zhì)量管理的重要性,相關(guān)規(guī)程與文件還沒有制定出來,這對煤礦安全生產(chǎn)造成了不利影響。同時很多煤礦人員沒有對巷道掘進新工藝與新技術(shù)進行掌握,不了解設(shè)備的性能,這也對掘進速度造成了不利影響。

      1.4 施工工藝

      采煤施工工藝由掘進設(shè)備情況所決定,新型的支護工藝很難與火候的掘進設(shè)備相配合,當(dāng)前我國大部分煤礦企業(yè)的支護形式都是采用新型復(fù)合支護、打斷面U型棚支護的方式,這種施工工藝在實際應(yīng)用過程中,不僅運輸、安全非常方便,同時支護的強度也非常高,但是其支護施工過程中存在較大難度,特別是在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造中,將會對巷道掘進施工速度帶來直接影響。

      2 煤礦巷道掘進速度的提高策略

      2.1 大力應(yīng)用超前地質(zhì)探測技術(shù)

      煤礦企業(yè)應(yīng)該積極應(yīng)用超前地質(zhì)探測技術(shù),在探測前編制出井下超前鉆探設(shè)計圖,并制定防突水、方突出等專項措施,嚴格按照設(shè)計展開施工,認真分析鉆探資料,加強對超前探測工作的管理力度,并堅持“預(yù)測預(yù)報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原則,避免出現(xiàn)頂(底)板突水、誤揭煤等事故,不斷加快煤礦巖巷快速掘進的速度。

      2.2 不斷改進掘進設(shè)備

      掘進機是煤礦企業(yè)巷道掘進過程中非常重要的設(shè)備,要想切實提高煤礦巖巷快速掘進的速度,同時提升掘進的工作效率,就必須選擇符合工作環(huán)境與工作條件的掘進機,并在使用過程中結(jié)合實際情況對掘進機進行改進,使其保持長期的穩(wěn)定連續(xù)性,并注意選擇液壓與電器元件的過程中,應(yīng)該將質(zhì)量關(guān)把好。通常情況在,在機械連接裝置與齒輪傳動裝置上,是不需要使用串聯(lián)系統(tǒng)的,為了使操作步驟與維修工作可以得到簡化,應(yīng)該利用嵌裝式結(jié)構(gòu)來代替螺栓組式的結(jié)構(gòu),利用組裝方式提升設(shè)備運行的穩(wěn)定性。

      2.3 對施工工藝與施工方法進行優(yōu)化

      大量工程實踐表明,煤礦企業(yè)要想使巷道掘進速度得到加快,單靠“常規(guī)”的施工工藝肯定是行不通的,必須結(jié)合礦區(qū)的實際情況進行創(chuàng)新與改進,并注意對現(xiàn)有的施工工藝與施工方法進行優(yōu)化,例如對深孔爆破技術(shù)進行創(chuàng)新,對巖巷“噴、錨、噴”施工工藝進行優(yōu)化等,此外,還要注意盡量保持施工工藝的連續(xù)性,保證不同工序之間可以正常平行作業(yè)。

      2.4 保證施工組織管理的科學(xué)性

      科學(xué)的施工組織管理是保證巷道施工的安全性、高效性的前提,同時也是加快巷道掘進速度的重要前提,具體來說施工組織管理工作包括合理選擇施工工藝與施工機械、選擇科學(xué)的施工素質(zhì)管理方法、對現(xiàn)行的施工管理方法進行不斷優(yōu)化等。實際上,施工組織管理的科學(xué)性具體表現(xiàn)在平行交叉施工規(guī)程上,通常情況下,如果機械化與綜掘化的水平越高,那么在綜采工作面上平行交叉作業(yè)制度的優(yōu)越性就越能表現(xiàn)出來。

      2.5 大力采用深孔爆破技術(shù)

      面對施工礦區(qū)地質(zhì)情況的不同,在選用爆破工藝時應(yīng)該對其展開深入的研究與分析,選擇合理的爆破參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu),以提升循環(huán)施工速度。深眼、掏槽等爆破工藝都會對爆破效果造成影響,還會對煤礦巷道掘進速度帶來影響。中深孔技術(shù)爆破可以提高一次爆破巖石的總量,有效提升循環(huán)進尺,并降低裝巖工序時間和打眼時間,該項技術(shù)的應(yīng)用可以有效提升掘進施工的整體效率。

      3 高效支護技術(shù)分析

      安全有效的巷道支護是保證煤炭開采安全性與高效性的重要條件,也是非常關(guān)鍵的一項技術(shù)。當(dāng)前煤礦企業(yè)中普遍應(yīng)用一種錨網(wǎng)、鋼筋梯、錨索綜合應(yīng)用的支護形式,錨桿支護方式的效率比較高,支護效果也比較好,具有諸多優(yōu)點,當(dāng)前已經(jīng)成為巷道支護的重要發(fā)展趨勢,為了充分滿足煤礦機械化礦井建設(shè)的需求,提高綜掘單進速度很有必要,錨桿支護技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)在煤巷支護方面得到了廣泛應(yīng)用。

      近年來學(xué)者們從不同角度針對錨桿的支護機理進行了論證和闡述,建立了錨桿支護模型,并提出了很多參數(shù)的計算公式。但是學(xué)者的這些研究應(yīng)用到井下實踐工作中,卻因為頂板結(jié)構(gòu)與巖性之間的差異,表現(xiàn)為某支護機理起到了主導(dǎo)性作用,而其他支護機理的作用并不明顯。但現(xiàn)在為止,學(xué)者始終不能建立數(shù)學(xué)模型對各種支護機理綜合作用的效果進行準確計算。

      實際上學(xué)者的研究都是某類特定圍巖巖性或者某種巖體結(jié)構(gòu)的一種理想形態(tài),如果按照理論分析或許可以計算出錨桿支護的參數(shù),但是按照理論分析得到的參數(shù)在實際施工中卻會因為巷道實際情況的不同,而對煤礦巷道支護效果帶來不利影響,如果計算參數(shù)嚴重偏離實際情況,還會引發(fā)安全事故的發(fā)生,所以,當(dāng)前單一的支護理論還不能對錨桿支護參數(shù)進行全面的分析、計算。在井下實際施工過程中絕對不能片面的將某一支護理論作為指導(dǎo),注意同時還要利用巷道動態(tài)觀察、工程類比等策略,結(jié)合現(xiàn)場頂板變化的實際情況,進行及時的總結(jié)與分析,并注意對相應(yīng)的支護參數(shù)進行調(diào)整,這樣巷道支護效果才能達到一種理想的狀態(tài),從而使頂板支護的實際需求得到最大程度的滿足。

      錨網(wǎng)支護工作中通常會伴有節(jié)理、層理及軟弱薄夾層等巖體弱面的現(xiàn)象,在這些弱面現(xiàn)象的共同影響下,巖體結(jié)構(gòu)特性會變得非常復(fù)雜,在外力的作用下,巖體的強度和變形方式將會受到很大程度的影響。實際上,在工程實踐中,應(yīng)該及時發(fā)現(xiàn)軟弱薄夾層和各種弱面的存在,及時采取針對性的措施對其進行治理,有效預(yù)防出現(xiàn)頂板事故。

      4 結(jié)語

      我國煤礦巷道掘進速度主要受到地質(zhì)構(gòu)造條件、施工工藝及掘進設(shè)備等因素的影響,這種情況下礦井生產(chǎn)效率很難得到提高。為了進一步提高巷道掘進的效率,必須對各種影響掘進速度的因素進行分析,以找到解決問題的有效辦法。同時,還要注意積極引進先進的支護技術(shù)與掘進設(shè)備,這樣才能保證施工環(huán)境的安全性,保證各項工序的有序進行,促進企業(yè)經(jīng)濟效益的提高??傊?,為了保證煤礦企業(yè)可以得到穩(wěn)定的發(fā)展,必須針對煤礦巷道掘進與支護技術(shù)展開深入分析,對錨桿支護進行廣泛應(yīng)用及推廣,以保證采煤作業(yè)可以達到準里展開,切實解決目前我國經(jīng)濟快速增長對煤炭資源的需求。

      [1]劉泉聲,黃興,時凱,劉學(xué)偉.煤礦超千米深部全斷面巖石巷道掘進機的提出及關(guān)鍵巖石力學(xué)問題[J].煤炭學(xué)報,2012(12):2006~2013.

      [2]馮俊偉,馮光明,寧帥.大傾角煤層回采巷道錨網(wǎng)支護快速掘進技術(shù)分析[J].煤礦開采,2007(1):46~48.

      [3]吳擁政,康紅普,吳建星,范潤喜.礦用預(yù)應(yīng)力鋼棒支護成套技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2015(1):3230~3237.

      [4]肖亞寧,馬占國,趙國貞,潘銀光,馬繼剛.沿空巷道三維錨索支護圍巖變形規(guī)律研究[J].采礦與安全工程學(xué)報,2011(2):187~192.

      [5]王永槐,楊吉文,韓書才.急傾斜煤層煤巖結(jié)合弱面巷道錨網(wǎng)支護快速掘進技術(shù)[J].煤礦開采,2008(1):51~53.

      [6]別小飛,張帥.沖擊地壓礦井大斷面復(fù)合支護巷道快速掘進技術(shù)[J].煤礦安全,2010(4):64~67.

      TD353

      A

      1004-7344(2016)08-0179-02

      2016-3-1

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