摘要:由于开采煤炭时矿井深度不断加深,在开采的过程中会出现极大阻碍,同样的加大了开采煤炭时的风险性,所以需要对巷道进行支护,保障巷道的稳定性;而锚杆支护是巷道支护方式中的关键部分,该项技术能够有效地保证煤矿生产的质量与安全性。随着科学技术的进步发展,锚杆支护技术也在逐渐的提高与完善,相信在不久的未来,锚杆支护技术将会成为巷道支护领域最为优越的技术。
关键词:矿井巷道;锚杆支护技术;运用
1导言
巷道支护在煤矿的开采中是非常关键的操作技术,需要根据不同矿井巷道的开采需求选择科学合理的锚杆支护方式,确保巷道的支护强度。锚杆支护技术工艺简单,能够很好地起到支护效果,保障巷道内部的工作环境,促进煤矿开采收益的提高。
2锚杆技术的支护原理
锚杆支护技术是在矿井巷道的工作中一种常见的支护方法,同时也是巷道支护发展过程中的关键技术,通过分析矿井巷道的锚杆支护原理,主要可以划分为:(1)悬吊原理。软弱、危险的岩石需要在锚杆的支护作用下,悬吊在较为坚硬且安全的岩石上,由此来解决巷道顶部的问题,有效的防止岩石发生离层的危险,确保矿井巷道顶板的稳定性。(2)挤压加固原理。锚杆根据巷道顶板进行径向排列,在锚杆之间保持一定间距,锚杆受到预紧力的影响,导致在巷道的锥形体压缩区之间出现重叠连接的情况,在矿井的围岩中构成连续压缩带,维持巷道整体结构的稳固,同时还可以确保巷道拥有相当的承受力,避免巷道周围岩石出现松动、变形等问题。(3)组合梁原理。锚杆支护与巷道顶板通过预紧力的制约,将叠合梁转化为组合梁,以此来增加巷道顶板岩层的稳定性与承载力。
3锚杆技术的运用
3.1参数设计
在设计巷道锚杆支护技术的参数时,需要结合实际巷道作业的状况。比如在设计某个矿井巷道锚杆支护时,需要设计的是矩形巷道,巷道的规格是5.0m×2.7m,每层的厚度大概是2.4m~2.6m,在巷道支护时需要选取20mm×2000mm的金属树脂类锚杆,端头锚固,麻花体的长度在0.5m左右,宽度在3.5m,钢筋钢带在锚固时的宽度范围在3.5~4.5m,在钢网的结构中,对接缝隙为20cm,利用双环头连接方式,锚杆在巷道岩层中的应力需要大于3吨,扭力矩不能小于12.5kg/m。
3.2技术方案
在设计巷道锚杆支护的技术方案时,需要先对巷道进行爆破,根据打眼、装药、爆破的顺序实施爆破,在经过爆破处理之后,强化爆破效果以达到锚杆支护需要的效果。其次是设计锚杆支护的工艺,在巷道内部,选取3根超前探梁作为临时支护,支撑巷道内部结构,将锚杆支护作为永久支护,在进行爆破工作时,相关的工作人员需要在观察顶板的同时进行支护,在锚杆支护过程中,需要禁止员工在没有支护的顶板下进行工作,要时刻保证自身安全。最后,制定锚杆支护的安全措施,安全措施是锚杆支护技术方案中至关重要的一环。
4矿井中掘进巷道支护的发展现状
4.1巷道断面支护技术
以前规模较小的煤矿进行开采作业所需要的资金有限,而且当时的机械化程度比较低,主要是以人力参与开采的形式为主,机械化作业规模较小,因此,过去矿井综采对巷道断面支护的技术要求较低。随着信息化技术的发展,机械化程度随着提高,煤矿开采作业的规模扩大,矿井开采施工过程中,需要进行大规模的运输物资、动力支持和排水等工作,因此,需要调整巷道断面的设计,以期更好地为矿井开采生产服务。
4.2矿井开采深度对巷道支护技术的影响
煤矿资源是人们日常生活中需求量较大的矿产资源,其是不可再生资源,而且开采工作难度较大。虽然,现在人们生活中已用一些其他新能源代替煤矿资源,但是,人们生活中一些工作还是离不开煤矿资源。因此,煤矿资源已经从露天开采发展到地下开采,而且开采深度在逐渐变深。有的煤矿开采深度已经达到地下好几百近千米的深度,于是开采深度的增加无形中对矿山开采提出了更高的技术要求。矿井开采需要先进行挖掘巷道,于是开采深度的增加对巷道支护也提出了更高的技术要求,满足矿井开采的需要。
4.3矿井掘进技术效率的发展带来了新的机遇
在进行矿井巷道支护和掘进工作时,需要工作人员注意诸如掘进巷道的技术、巷道围岩支护强度等很多方面的问题。当今技术不断发展,机械化技术水平发展到了新的高度,促进了综采工作的生产效率,掘进巷道支护的技术和速度上了一个更高的台阶,在矿井巷道掘进工作中巷道锚杆支护新技术使开采工作效率及市场普及率得到大幅度提高。
5巷道支护技术在煤矿中的应用对策
5.1根据矿井巷道实际地质条件,选择适当的支护方式
目前,巷道开挖掘进支护中最常用的支护手段是锚杆、锚网、锚喷支护,在实际巷道掘进过程中,应根据不同阶段巷道围岩状况,围岩周边构造动态的选择更为合理的支护方式。首先要掌握巷道围岩等级,构造及水文情况,选择合理有效的支护配套策略。例如,需要加强围岩支护强度时,可以应选择锚杆、锚网联合支护;在井下巷道围岩条件好、稳定系数高的区域中应考虑选取刚性支护方式;在巷道围岩稳定性低巷道中,伸缩支护方式则应是首选。
5.2加强现场地质勘测,制定合理方案
制定合理有效的支护方案是巷道取得有效支护的前提,因此需要对巷道周边岩层强调勘察,掌握围岩赋存特征。在制定巷道决堤支护方案时,需要加强对围岩变形的分析。围岩出现小变形将有利于释放岩体破碎时出现的应力集中,减少巷道围岩变形量。另外,在制定巷道支护方案时,应综合考虑方面技术、材料、设备等情况,选用一种或者多种组合方式来保证巷道支护方案可以得到实施。
5.3建立和完善巷道变形监测系统
建立完善巷道变形监测系统,不仅可以使煤矿井下工作人员更好地掌握巷道围岩变形数据,还可以分析围岩运动变形规律和分析巷道支护效果,为巷道支护参数的选取提供参考数据。为了掌握更加全面,准确的检测数据,煤矿企业应加强对巷道变形数据配套系统的监控。对巷道变形监测试验记录、数据分析不仅可以追踪巷道支护的具体情况,还能预测巷道变形趋势,对围岩支护参数进行纠正。此外,完善的井下巷道支护监测系统,是制定和设计出巷道支护方案的重要参考依据。
5.4加强对巷道支护设备的维护、保养、更新工作
煤炭开采强度和开采深度不点增加,为减少煤炭开采安全隐患,提高矿井经济效益,各级政府、相关科研院所和煤炭企业近年来投入大量资金和人力加大对巷道支护及相关配套技术的研发工作,并取得了一系列的成果。理论研究成果领跑施工技术及设备水平,技术研发成果存在与现场实践脱节,不能很好的运用到煤矿井下巷道支护实践中。这就造成研发出来的新设备无用武之地,矿井井下支护配套设备老化严重,更新缓慢,不能及时采用新技术的局面。加强科技研发成果的转化工作,使得更先进、实用的巷道支护设备投入到矿井巷道支护工作中,促进巷道支护设备的及时更新,推动矿井向更安全高效发展。
5.5加强职工培训
配套设备、技术需要通过人才能转化成具体成果,煤矿巷道施工人员及现场指挥人员的技术水准直接影响巷道支护效果,进而对矿井的经济、安全效益产生影响。煤矿企业要加强对职工培训工作,使其掌握新技术、新工艺,建立并实施技术培训制度及现场实训考核制度,切实增强职工各方面的专业技能。
6结语
随着信息化智能化机械化的发展,煤矿矿井的掘进巷道锚杆支护技术,某种程度上提高了煤矿矿井作业的安全性,推动了新型机械化矿井生产技术的发展。
参考文献
[1]董利生.矿井巷道锚杆支护技术分析[J].机械管理开发,2017,32(11):163-164.
[2]王国文.巷道锚杆支护技术在煤矿矿井中的运用[J].能源与节能,2017(08):138-139.
[3]高翔.浅析矿井巷道锚杆支护技术的运用[J].科技创新与应用,2017(18):109.
[4]范培龙,刘少侠.煤矿矿井中巷道锚杆支护技术浅谈[J].科技风,2016(02):151.