煤矿井下巷道掘进顶板支护技术探讨李协军--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

煤矿井下巷道掘进顶板支护技术探讨李协军

发表时间：2020/9/25 来源：《基层建设》2020年第17期作者：李协军

[导读] 摘要：煤矿作业环节复杂，涉及到诸多专业技术和机械设备，很容易受到客观因素影响到整体施工质量。

        山西石泉煤业有限责任公司山西省长治市 046200
        摘要：煤矿作业环节复杂，涉及到诸多专业技术和机械设备，很容易受到客观因素影响到整体施工质量。在煤矿井下巷道掘进作业中，支护技术的运用十分重要，需要在明确支护技术重要性基础上，依据技术标准进行巷道掘进，提升作业效率的同时，保证作业全过程安全。本文煤矿井下巷道掘进顶板支护技术进行分析，把握技术要点，结合地质条件规范化作业，显著提升工作效率和效益。
        关键词：巷道掘进；顶板支护技术；井下作业；预留煤柱支护
        煤矿井下巷道掘进作业环境特殊，专业性、系统性较强，并且伴随着不同程度的风险隐患。在巷道掘进期间，应立足实际情况选择先进的掘进技术和设备，严格控制掘进速度，寻求合理有效的支护措施，降低作业风险，将冒顶事故几率降到最低。故此，加强煤矿井下巷道掘进顶板支护技术研究，持续推动技术推陈出新，对于创设安全的井下作业环境具有积极意义。
        1 煤矿巷道掘进顶板支护技术
        1.1可缩性支架
        在巷道掘进顶板支护中，可缩性支架支护技术应用广泛，结合承载负荷大小划分为几线程在例和实际承载力。具体应用中，承载力大小，基于支架正常收缩功能，连接件和支架整体使用状态，同样会影响到支架承载力大小。如果刚性支撑中，极限承载力是承载力最大值，超出这一数值后，则会出现无法逆转的塑性变形，破坏支架结构[1]。一般情况下，可缩性支架极限承载力远远超过实际承载力，实际应用中需要综合考量极限承载力和实际承载力的差异。
        1.2型钢支护
        煤矿巷道掘进顶板支护中，型钢主要有U型钢和工字钢两种，结合地层结构具体情况选择支护技术。型钢多是在半圆拱形、椭圆形断面巷道支护中应用，支护结构所选择的型钢韧性越强，抗压、抗剪和抗拉性越强，可以更好的适应精细巷道复杂、恶劣的环境，保证作业安全[2]。巷道支架支撑的荷载主要有纵向推理、横向载荷，所以需要选择承载力较强的型钢来满足巷道支护需要。在地层载荷作用下，型钢支架载荷与抗弯界面模量越接近，型钢支护能力越强。同时，几何形状对型钢支架可缩性也会带来不良影响，表现出不同型钢支护能力不尽相同。
        1.3预留煤柱支护
        此项技术较为传统，技术水平不高，多是在巷道上区段、下区段支护工作中应用，有别于其他顶板支护技术，预留煤柱支护技术操作简单、便捷，可以保障作业全过程安全可靠。基于预留煤柱支护技术，可以改善井下巷道环境，提升巷道的排水、通风能力，创设良好的作业环境。另外，预留煤柱支护期间，需要大量设备、人员支持，施工成本大，所以应结合实际情况灵活选择支护技术，为企业带来更大的经济效益[3]。需要注意的是，预留煤柱支护技术应用中，如果损坏煤柱，将会大大降低支护效果，并且威胁到巷道支护人员人身安全。受到地层应力作用下，煤柱受力逐步传递到煤柱底部地层，影响到邻近巷道支护作业安全。
        2 影响煤矿井下巷道掘进顶板支护的因素
        2.1施工技术工艺
        影响煤矿井下巷道顶板支护效果的因素中，一个突出因素则是施工技术工艺，对顶板支护稳定性起到至关重要的作用。如何持续提升顶板支护施工质量，应充分契合地层应力情况，针对性选择合理的施工技术工艺，如，钻爆掘进施工技术，提升施工效率和质量，带来更加可观的经济效益[4]。需要注意的是，钻爆掘进工艺对人员专业能力要求较高，应严格遵循流程规范操作，如果操作失误则会破坏顶板支护结构整体稳定性，甚至诱发巷道塌方事故，出现严重的经济损失。
        2.2巷道环境
        井下掘进巷道的环境因素，对顶板支护效果带来的影响是潜移默化的，顶板支护结构设置工作，需要完全在巷道中进行。所以，巷道环境因素直接影响到顶板支护效果，与后续作业效率和安全同样存在关联。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

井下巷道施工环境良好，作业环境安全可靠，便于提升支护施工质量[5]。与此同时，可以适当的减少支架数量，留出足够掘进作业的空间，提升作业效率。但如果巷道掘进作业环境恶劣，大量的支架占用空间，则会阻碍支护施工活动顺利进行，威胁到人员生命财产安全。
        3 煤矿井下巷道掘进顶板支护技术应用要点
        巷道掘进顶板支护技术较为复杂，涉及要点诸多，任何一个环节出现问题，都会对整体施工质量和安全带来不良影响。因此，要充分契合煤矿井下巷道环境，做好各环节工作，具体表现在以下几个方面。
        3.1做好前期施工准备工作
        前期准备工作是否完善、可靠，很大程度上影响到后续作业效率和质量。这就需要对区域地质充分调查和分析，计算围岩最大应力，选择最佳顶板支护技术进行施工，并做好施工方案重点和要点标准，提醒施工人员保持高度关注和重视，支护施工质量满足标准要求[6]。支护施工方案编制后，组织相关专家来探讨设计方案的优势和不足，动态优化和调整设计方案，各项参数符合顶板支护需要同时，切实提升施工效率和施工质量。另外，施工人员也要全面检查施工所需材料、配件质量，并提供一定数量的备件，指导支护施工活动有序进行。
        3.2增强巷道支架结构性能
        井下巷道掘进顶板支护施工阶段，掘进开采时由于支撑结构确实，受到地层压力作用下导致巷道不同程度变形，影响掘进开采活动顺利进行。如何有效降低巷道变形可能性，需要多方案对比分析，选择最佳的支护结构形式。在此基础上，尽可能保证支护施工全过程完整，降低后期大面积变更、返修几率。支护强度较低，会影响到顶板支护结构稳定性，反之强度越高的支架，则会增加造价成本，需要在保证井下巷道掘进作业安全基础上灵活选择。这就需要施工单位配备专门人员，在巷道掘进期间全面监管，如果发现超出支架强度限值情况，寻求合理措施及时加固处理，最大程度上降低坍塌事故几率。另外，把握围岩受力情况，释放一定压力来充分利用围岩，力求提升煤矿井下巷道掘进顶板支护技术应用效果。
        3.3合理选用新技术和新工艺
        在煤矿井下巷道掘进顶板支护施工期间，施工人员应熟练运用先进技术和工艺，并注重借鉴国外先进技术，推动巷道掘进顶板支护技术朝着自动化、智能化发展。同时，结合具体井下作业需要，推动技术和工艺创新优化，保障掘进开采活动顺利进行同时，提升支护施工效率和质量，维护作业设备和人员安全。如，对于掘进面较大的断面层，基于连续掘进技术进行巷道掘进作业，一定程度上降低巷道掘进、顶板支护铺设难度，提升作业效率。
        结论：
        综上所述，煤矿井下巷道作业环境复杂，应用巷道掘进顶板支护技术前要做好准备工作，加深技术要点认知和把握，提升作业人员的专业能力和安全意识，灵活运用技术到实处，为顶板结构提供可靠支撑，为企业带来更加可观的经济效益。
        参考文献：
        [1]尚磊.巷道掘进过陷落柱顶板支护技术及施工工艺探讨[J].当代化工研究,2020，22(03):118-119.
        [2]潘小虎.特殊地质条件煤矿开采掘进工作面顶板管理[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(21):78-79.
        [3]张磊.煤矿井下连采机掘进巷道中顶板支护技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2019，19(18):204-205.
        [4]周效文.煤矿巷道掘进支护技术存在的问题及对策[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(17):240-241.
        [5]章波.煤矿井下巷道掘进顶板支护技术应用探析[J].科学技术创新,2019，31(24):192-193.
        [6]刘星星.掘进巷道过断层破碎带支护工艺优化设计[J].山东煤炭科技,2018，23(09):34-35.