煤礦開采技術(shù)與掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的探討

王曉光

摘要：現(xiàn)階段采煤深度不斷增加的背景下，工作面的巷道存在更加復(fù)雜的地質(zhì)條件，因此煤礦采煤掘進(jìn)工作也面臨著巨大的考驗(yàn)。為了確保煤礦采煤掘進(jìn)高效和安全開展，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)逐漸受到了人們的研究和使用，而煤礦采煤掘進(jìn)中如何進(jìn)行高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，就是本文主要研究的內(nèi)容。在煤礦采煤的掘進(jìn)中，想要確保工作具有良好開展，工作面的巷道支護(hù)十分重要，必要的時(shí)候需要實(shí)施高強(qiáng)度的支護(hù)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煤礦;開采技術(shù);掘進(jìn)支護(hù)技術(shù);探討

引言

煤炭是我國的基礎(chǔ)性能源，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和進(jìn)步的重要保障，隨著以采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架為代表的綜采設(shè)備的不斷投入使用，煤礦井下綜采作業(yè)效率得到了空前的提升。為了適應(yīng)自動(dòng)化設(shè)備井下綜采作業(yè)需求和高效轉(zhuǎn)運(yùn)需求，對(duì)井下巷道的尺寸和支護(hù)安全性、掘進(jìn)效率均提出了更高的要求。

1煤礦開采施工和掘進(jìn)支護(hù)施工特點(diǎn)分析

一般來說，煤礦開采通常需要在井下，所處的施工、作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜，并且隨著開采的深度越來越深，礦井周邊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)遭到破壞的程度也越來越大，難免會(huì)對(duì)煤礦頂板圍巖的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重破壞，不但會(huì)嚴(yán)重阻礙煤礦開采進(jìn)度、效率，而且還會(huì)帶來嚴(yán)重安全隱患。因此，在煤礦開采過程中，技術(shù)人員必須結(jié)合煤礦開采工程實(shí)際，全面深入地分析圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)情況，進(jìn)而制定針對(duì)性較強(qiáng)的支護(hù)措施，為煤礦開采的安全進(jìn)行提供安全保障。煤礦井下各個(gè)生產(chǎn)過程中，圍巖控制是尤為重要的環(huán)節(jié)。圍巖控制措施主要有降低圍巖應(yīng)力、提高圍巖固結(jié)穩(wěn)定性和選擇合理的支護(hù)方式，巷道支護(hù)效果直接關(guān)系到職工生命安全?；夭晒ぷ髅婷簩娱_采作業(yè)引起巷道巖體應(yīng)力重新分布，圍巖受回采影響發(fā)生變形[2]，致使圍巖應(yīng)力按原壓力的數(shù)倍增長，此時(shí)選取正確適宜的巷道支護(hù)技術(shù)是控制圍巖壓力、防范圍巖失穩(wěn)的主要手段。

2煤礦開采技術(shù)

2.1煤礦綜采技術(shù)

在煤礦開采過程中，綜采技術(shù)作為關(guān)鍵性技術(shù)，其最顯著的特點(diǎn)就是安全性高、開采效率高，且機(jī)械設(shè)備能夠完成人工開采無法完成的任務(wù)，大大簡(jiǎn)化了煤礦開采流程，不僅如此，機(jī)械設(shè)備也能夠使煤礦開采事業(yè)朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展，減少人力資本的投入。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，該技術(shù)也存在一定缺陷，由于地下環(huán)境復(fù)雜，受到地質(zhì)、巖體等因素的影響，對(duì)機(jī)械設(shè)備要求較高，且機(jī)械設(shè)備的體重較大，在使用時(shí)會(huì)受到地下施工范圍的影響，僅在頂板堅(jiān)硬、煤礦層穩(wěn)定的地質(zhì)條件中應(yīng)用效果良好;不僅如此，機(jī)械設(shè)備的使用成本高，雖然能有效節(jié)省人力成本，但設(shè)備采購、租賃、保養(yǎng)、維修等各方面都需要較大成本投入;除此之外，對(duì)開采人員綜合素質(zhì)要求高，在新設(shè)備不斷涌現(xiàn)的背景下，開采人員需要熟練掌握不同設(shè)備的操作方式，充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的價(jià)值所在。設(shè)備應(yīng)用對(duì)開采環(huán)境的要求也比較高，在決定設(shè)備型號(hào)、參數(shù)之前，需要對(duì)煤炭資源層、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行充分考察，規(guī)范安裝各種機(jī)械化設(shè)備，避免開采過程中出現(xiàn)設(shè)備滑動(dòng)的問題，提升開采工作的安全性;不管是設(shè)備安裝還是回收都具有一定難度，對(duì)設(shè)備操作者要求較高。

2.2炮采技術(shù)

炮采工藝在應(yīng)用過程中，工作人員必須對(duì)以下事項(xiàng)予以高度重視：一是在爆破落煤過程中，應(yīng)盡可能的減少爆破時(shí)間，避免爆破持續(xù)時(shí)間過長而引發(fā)不必要的安全問題，這就要求技術(shù)人員適當(dāng)增加炮眼數(shù)量，并嚴(yán)格控制爆破順序，確保落煤后煤壁較為平整，以免對(duì)頂板與支柱造成破壞;二是加強(qiáng)“一炮三檢”管理的落實(shí)，尤其是在超前支護(hù)與特種支護(hù)方面應(yīng)預(yù)防“打筒”問題發(fā)生，對(duì)此應(yīng)采用水泡泥、黏土炮泥對(duì)炮眼進(jìn)行封實(shí)處理;三是為了有效降低施工強(qiáng)度，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)機(jī)械技術(shù)的有效應(yīng)用，提高整體工作效率，同時(shí)注意加強(qiáng)對(duì)操作人員的安全培訓(xùn)，確保其能夠嚴(yán)格按照正確的作業(yè)規(guī)程和操作流程進(jìn)行煤礦開采。

3煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)

3.1預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)

預(yù)留煤柱主要發(fā)揮隔離帶或承重墻作用，分為可回采和不可回采兩種煤柱。在巷道支護(hù)形式上，預(yù)留煤柱支護(hù)屬于傳統(tǒng)的井下巷道支護(hù);從施工技術(shù)方面講，預(yù)留煤柱支護(hù)比其他支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用簡(jiǎn)單，同時(shí)有利于巷道通風(fēng)、排水系統(tǒng)建設(shè)。

3.2錨桿支護(hù)技術(shù)

錨桿支護(hù)技術(shù)是在巷道支護(hù)中應(yīng)用最為廣泛的支護(hù)技術(shù)，其主要對(duì)巷道圍巖進(jìn)行支護(hù)，其中錨桿在巷道支護(hù)中發(fā)揮著聯(lián)接、組合、加固等作用。首先，在聯(lián)接支護(hù)方面，主要是針對(duì)圍巖穩(wěn)定性不足的問題，采用錨桿互相連接的方式，并盡量是錨桿深入巖層實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定支護(hù)。其次，在組合支護(hù)方面，采用錨桿、梁、拱等結(jié)構(gòu)相結(jié)合的組合方式，主要針對(duì)較厚巖層的固定、支護(hù)，避免巷道坍塌、變形。最后，在加固支護(hù)方面，主要是借助錨桿群與規(guī)律化的設(shè)計(jì)，采用擠壓式支護(hù)的方式將巷道圍巖粘結(jié)形成一個(gè)整體，使巷道外部形成環(huán)形的承載支護(hù)結(jié)構(gòu)。較之其他支護(hù)技術(shù)，錨桿支護(hù)更偏向于防御性支護(hù)，在實(shí)際應(yīng)用過程中需對(duì)巷道巖層、斷面等進(jìn)行充分考慮，以及結(jié)合巷道、圍巖實(shí)際進(jìn)行錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)。

3.3鋼支撐

為了能夠進(jìn)一步提升巖土的剛性和強(qiáng)度，避免巖土受到外界壓力所產(chǎn)生的形變問題，鋼支撐在支護(hù)中起著關(guān)鍵作用。可以根據(jù)施工的實(shí)際情況來合理選擇鋼支撐的結(jié)構(gòu)方式，包括格柵鋼架結(jié)構(gòu)和工字鋼架結(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，在巷道開挖完成后就可以計(jì)算出間距，第一時(shí)間安裝鋼支撐的結(jié)構(gòu)，提升巷道穩(wěn)定性。鋼支撐和其他支護(hù)方式有所差異，其他方式是利用相應(yīng)的材料來加固巖石的黏結(jié)力或者強(qiáng)度，來達(dá)到提升周圍巖體強(qiáng)度的目的。而鋼支撐是利用巖土體結(jié)構(gòu)本身的剛度來提升其穩(wěn)定性。地下環(huán)境中的巖土體本身就存在穩(wěn)定性不強(qiáng)的特點(diǎn)，鋼支撐能最大化發(fā)揮其自身的優(yōu)勢(shì)，提升隧道巖體的抗壓性。不僅如此，鋼支撐還可以和噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)等方式混合使用，最大程度上避免出現(xiàn)坍塌的情況。

4煤礦開采技術(shù)與掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的改善策略

4.1掘進(jìn)機(jī)端部支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在掘進(jìn)機(jī)的端部由于斷面尺寸相對(duì)較大，因此在掘進(jìn)過程中容易出現(xiàn)冒頂事故，因此是快速掘進(jìn)過程中巷道頂板支護(hù)的關(guān)鍵，結(jié)合巷道掘進(jìn)工藝和支護(hù)安全性需求，提出了三次成巷快速支護(hù)方案。在掘進(jìn)過程中首先對(duì)巷道中間大面進(jìn)行一次成巷，然后進(jìn)行巷道大面錨索網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，在此支護(hù)時(shí)需要沿著巷道施工走向先形成“井”字型的支護(hù)結(jié)構(gòu)。支護(hù)完成后再對(duì)左側(cè)和右側(cè)分別進(jìn)行成巷，從而確保了在不影響巷道掘進(jìn)效率和質(zhì)量情況下優(yōu)化支護(hù)結(jié)構(gòu)，提高支護(hù)效率和支護(hù)穩(wěn)定性。

4.2建立健全的支護(hù)監(jiān)測(cè)制度

隨著圍巖應(yīng)力的變化，井下巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的壓力參數(shù)發(fā)生改變，技術(shù)人員必須隨時(shí)掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力變化，以此來調(diào)整支護(hù)布局或改變支護(hù)方式，確保井下作業(yè)人員及設(shè)備的安全。生產(chǎn)過程中，需要對(duì)巷道支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，了解圍巖應(yīng)力的變化趨勢(shì)，這樣才可以跟蹤巷道支護(hù)的實(shí)際狀態(tài)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)圍巖變形隱患，及時(shí)調(diào)整支護(hù)方式，提升井下作業(yè)安全系數(shù)。

結(jié)束語

綜采作業(yè)面作為煤礦生產(chǎn)作業(yè)中十分常見的一種回采方式，確保其應(yīng)用的安全、持續(xù)、高效，對(duì)礦井生產(chǎn)綜合效益的提升意義重大。但由于綜采作業(yè)面一次回采煤層厚度較大，其頂板及煤壁穩(wěn)定性控制一直是影響綜采作業(yè)安全的關(guān)鍵要素。因此，礦井管理者必須高度重視相關(guān)問題，積極組織生產(chǎn)人員開展針對(duì)性的分析探究，總結(jié)行之有效的安全開采控制措施，這對(duì)礦井生產(chǎn)的持續(xù)高效開展意義重大。

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