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      煤礦掘進支護技術在復雜地質(zhì)條件下的應用

      2022-02-19 21:20:02魯建明
      科技研究·理論版 2022年3期
      關鍵詞:復雜地質(zhì)條件煤礦應用

      魯建明

      摘要:煤炭資源開采中,掘進是非常重要的環(huán)節(jié)。但是,最近幾年良好地質(zhì)條件下的煤礦資源的數(shù)量逐漸減少,只有在更復雜的地質(zhì)條件中進行煤炭的開采,掘進支護技術的難度更高。為此,有必要針對掘進支護技術進行總結,分析在復雜的地質(zhì)條件下,怎樣能更好地應用掘進支護技術進行煤炭的開采,保護煤炭開采人員的安全,提高開采效率。

      關鍵詞:煤礦;掘進支護技術;復雜地質(zhì)條件;應用

      引言:隨著社會與科技的發(fā)展,我國現(xiàn)今的生產(chǎn)力較建國初期發(fā)生了翻天覆地的變化。生產(chǎn)力的增長離不開能源的支持,在我國目前的能源供應體系中,煤炭能源依舊占據(jù)著相當大的比重。能源的大量使用導致了巨大的煤礦開采壓力,也對煤礦的開采技術提出了更高的要求。而在煤炭資源方面,雖然我國的煤礦資源儲量處于世界領先地位,但整體的儲備狀況卻不容樂觀,超過九成的煤炭資源仍需要通過井下采掘來進行獲取,加上井下作業(yè)難度較大,安全事故時有發(fā)生。掘進支護技術是對井下作業(yè)形成保障的關鍵性技術,應用該技術能夠有效保證井下作業(yè)的安全性。

      1煤礦掘進的難點分析

      (1)工作量大。煤礦開采存在地質(zhì)環(huán)境復雜的問題,當在地質(zhì)松軟底部開采時,很容易出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象,對煤礦開采的整體進度完成影響。當煤礦巷道挖掘中出現(xiàn)破碎或坍塌時,增加了煤礦掘進的難度,導致掘進工作量增加,不僅導致煤礦掘進環(huán)境發(fā)生轉變,還對相關工作人員的身心健康造成威脅,進而降低了煤礦挖掘的速度。(2)易開采區(qū)往復雜開采區(qū) 發(fā)展。煤礦開采事業(yè)在我國已經(jīng)開展多年,隨著社會的發(fā)展以及對煤礦資源的需求,推動著煤礦開采朝著更加復雜的方向發(fā)展,對整個煤礦開采技術來說是一個巨大的挑戰(zhàn)。相關的煤礦開采人員要開始重新審視煤礦的具體情況,了解煤礦開采中的細節(jié)以及探討復雜地質(zhì)背景下煤礦開采技術之間的變化[1]??傊诤喴讌^(qū)的掘進與在復雜地質(zhì)下的掘進支護技術有著很大的差別,需要人員做好相應的應對措施,深入的發(fā)展掘進支護技術。(3)煤層地質(zhì)結構受到破壞。當?shù)V井開采深度不斷加深,將會出現(xiàn)更為復雜的地質(zhì)條件,并對煤層地質(zhì)結構造成很大的破壞,從而對煤層頂板的巖石特性造成一定的影響,最終造成圍巖應力增大而引發(fā)斷裂問題。當煤礦掘進作業(yè)中出現(xiàn)上述問題時,不僅會增大煤礦掘進支護工程的難度,還會增加安全事故的發(fā)生幾率。(4)危險性大。在開采過程中,要求開采 方進行多方面的協(xié)調(diào)與配合,而在地質(zhì)環(huán)境相對復雜的環(huán)境中,協(xié)調(diào)配合的難度無疑更為巨大。為了保證開采效率,開采方又難以大幅度降低開采速度,因此現(xiàn)場作業(yè)的難度便又增加不少。一旦配合協(xié)調(diào)不當,安全事故便會因此發(fā)生,而一旦發(fā)生安全事故,后續(xù)開采的難度又會隨之增加,這也在一定程度上體現(xiàn)了掘進支護技術的重要性[2]。

      2煤礦掘進支護技術在復雜地質(zhì)條件下的應用

      2.1合理選用相關機械設施

      在煤礦開采作業(yè)中,煤礦企業(yè)應合理選用相關掘進設施的規(guī)格型號、巷道掘進長度,這樣才能夠保障開采作業(yè)的有序進行。在具體施工處理過程中,必須結合每個機械設備的性能和實際的開采情況,明確是選用常規(guī)掘機還是綜掘機設備。同時在這一過程中,也需要充分考慮巷道掘進長度,一般來說,若巷道長度小于300m,最佳選擇是常規(guī)的掘機設備;若巷道長度大于300m,最佳選擇是綜掘機設備。為能夠有效提高綜掘機設備的施工效率,開采人員必須結合具體情況選擇科學合理的掘進技術,還需結合作業(yè)現(xiàn)場的具體情況來明確綜掘機設備的型號與規(guī)格。

      2.2截齒選擇

      截齒是掘進作業(yè)的直接設備,其整體工作性能直接決定了掘進作業(yè)的效率和質(zhì)量,目前來看多數(shù)截齒本身能夠適應多數(shù)巖層,但是由于復雜地質(zhì)環(huán)境下巖層具體性質(zhì)隨掘進工作的進行會發(fā)生較大變化因此仍值得重點注意截齒的選擇,目前掘進機上常見的截齒種類包括U75/S100/S120/S150等類型,其硬度相對較大,但是對于特別堅硬的巖層而言,一般不推薦使用截齒,根據(jù)實際情況選擇其他方式處理特別堅硬巖層能夠保障安全。

      2.3臨支加U鋼法

      在斷層區(qū)域內(nèi)圍巖整體受到了較大的摩擦與擠壓,巖性整體已經(jīng)非常破碎,在進行掘進施工時,需要采用臨時支護的方式對巷道進行強化。從掘進支護實踐來看,臨時支護應當選擇使用U型鋼協(xié)同錨桿支護的方式,

      可取得較好的支護效果。在具體實施時,還需要充分結合錨桿、錨索等臨時性支護措施,對圍巖開展深層加固。特別是在深部復雜環(huán)境下,很多區(qū)域的圍巖已經(jīng)表現(xiàn)出分層破壞的特點,這就導致若仍舊采用傳統(tǒng)的單一支護方式,不能實現(xiàn)對掘進支護的較好保證,需要及時采取相關的措施進行支護強化,形成復合型支護結構。

      2.4直接破頂掘進支護技術

      使用掘進設備直接沖擊斷層的頂部位置,保留其中非常穩(wěn)定的頂板圍巖,將頂板上不牢固的部分進行消除,然后利用錨網(wǎng)索進行錨固,以支護頂板,從而發(fā)揮支護的作用。此方法下,需要注意一些問題,如果巷道的頂板圍巖落差值不到2m,且強度不到5,說明頂板圍巖比較脆弱,掘進可能會造成圍巖碎裂的問題,對掘進效果產(chǎn)生影響。其外,掘進施工進行中,因為地質(zhì)條件非常復雜,難免會遇見大坡度問題,為更好地掘進,則應用直接破頂進行支護,從而保證施工現(xiàn)場的安全,促使掘進施工順利進行。

      2.5科學選擇掘進支護設備

      首先要針對煤礦做好詳細的前期分析與規(guī)劃,制定好科學合理的開采方案。然后在選擇合適的設備進行煤礦開采的每一項作業(yè)。最后,針對巷道長度來進行掘進設備的選擇,提升設備的使用效率[3]。一般來說有兩種掘進設備:①普通型的掘進機,適用于小于300m的巷道。②綜合性掘進機,主要用于大于300m的巷道。綜合性的掘進設備能夠有效的提升煤礦的開采掘進效率,對于整體開采效率來說有著輔助提升作用。但是具體的掘進設備選擇還要看實際的煤礦巷道情況,需要相關技術人員做好地質(zhì)情況、外界影響因素的分析,才能實現(xiàn)設備的最優(yōu)配置。

      2.6退后臥底法

      如果在實際掘進施工的過程中巷道斷層發(fā)生下移,也可以選擇使用退后臥底法支護以對開采人員的安全作出保障,若斷層落差距離小于或者等于2.5米,在加固方式的選擇方面應當使用支護圍巖完成支護[4]。在使用支護圍巖的過程中需要注意,掘進機應后退15米,同時若巷道作業(yè)地點的坡度應相較于現(xiàn)場坡度更小,在施工作業(yè)時務必需要留下坡度小于12度的載坡,此坡可成為巷道臥底,后續(xù)也需繼續(xù)后退再進行臥底,巷道高度需嚴格按照標準來完成。

      結束語:為了提升煤礦的供需,不斷的提升煤礦掘進支護技術是必然的趨勢。因此,相關煤礦開采人員要做好相應煤礦掘進支護技術的應用研究,尤其是在復雜地質(zhì)條件下的應用要不斷的提升。首先,要清楚復雜地質(zhì)條件下掘進支護技術的特點,并了解當下技術的應用現(xiàn)狀。然后,基于實際的情況進行探討分析,不斷的引進先進技術進行支護技術的提升,保障煤礦開采量,促進煤礦行業(yè)的不斷發(fā)展。

      參考文獻:

      [1]李少華.復雜地質(zhì)條件下的采煤掘進支護技術分析[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),2019(30):115.

      [2]孫亞軍,陳歌,徐智敏,等.我國煤礦區(qū)水環(huán)境現(xiàn)狀及礦井水處理利用研究進展[J].煤炭學報,2020,45(01):304-316.

      [3]李曉暉.復雜地質(zhì)條件下的掘進支護技術及其應用探討[J].石化技術,2020,v.27(04):297-298.

      [4]李海濤.復雜地質(zhì)條件下的煤礦采煤掘進支護技術應用研究[J].石化技術,2020,27(09):219+229.

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