煤矿开采掘进中高强支护技术的应用姚帅--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

煤矿开采掘进中高强支护技术的应用姚帅

发表时间：2020/10/21 来源：《基层建设》2020年第19期作者：姚帅

[导读] 摘要：本文主要分析了在煤矿采煤掘进工作中高强支护技术的应用现状，重点介绍了在煤矿采煤掘进工作普及应用的高强支护技术，这一技术不仅能够克服现有相关支护技术的缺点，而且具有多种特有的优势和优点。

        国家能源集团宁夏煤业有限责任公司梅花井煤矿宁夏灵武 750409
        摘要：本文主要分析了在煤矿采煤掘进工作中高强支护技术的应用现状，重点介绍了在煤矿采煤掘进工作普及应用的高强支护技术，这一技术不仅能够克服现有相关支护技术的缺点，而且具有多种特有的优势和优点。通过对煤矿采煤掘进工作中高强支护技术的应用研究，以期为煤矿的安全生产提供可靠的保障，创造出最大化的经济与社会效益。
        关键词：煤矿采煤；掘进工作；高强支护技术；应用研究
        引言
        煤矿回采工作面巷道安全的影响因素是多方面的，尤其对于围岩结构性质复杂的区域，其影响因素更为繁杂。为保障采煤过程安全，对于工作面巷道需采取支护措施。围岩结构复杂的区域，则需要采取高强支护技术。随着煤矿开采量的不断增加，使得很多煤矿的采掘面变得更深，这对煤矿安全提出了更高的要求。已经完成开采的巷道，如果不及时采取措施对其进行支护加固，则很有可能出现安全事故，给煤矿企业造成较大的损失。很长一段时间以来我国开采的主要是浅层煤炭资源。因此，对于巷道支护的要求并不是很高，但随着开采深度的不断推进，对巷道支护强度要求逐渐提升，人们开始越来越关注高强巷道支护技术。随着我国对煤矿安全要求的不断提升，关于高强支护的研究也越来越多，在实践中应用也越来越广泛。所谓高强支护指的是在充分考虑回采工作面巷道断面规格尺寸以及附近围岩结构性质的基础上设计的具有较高强度的巷道支护方案。本文主要结合具体案例，介绍了一种煤矿回采工作面巷道高强支护方案，本方案在实践中取得了较好的应用效果，可为其他类似巷道提供经验借鉴。
        1高强支护方式应用的必要性及基本原理
        高强支护方式是指使用锚杆、锚索、钢筋网、钢带以及喷射混凝土等支护方式中的一种或多种，控制井下巷道顶板及两帮变形的支护方式。在当前煤炭开采深度大、强度高的条件下，高强支护方式体现出了其安全、高效、成本低、效果好的特点。11应用高强支护方式的必要性改革开放40年多来，随着我国国民经济的快速发展，煤矿井下工作面生产能力越来越大，浅部的煤炭资源存储已所剩无几，开采深部煤炭已成必然。由于国民经济对煤炭资源需求的不断增加，促使煤炭生产装备越来越趋向重型化，随之井下巷道与工作面切眼的断面也显著加大，加之开采深度增加后巷道顶部岩层压力的增大，采用传统的支护方式已不能满足深部大断面巷道支护的要求。为了保持开掘与生产过程中巷道稳固，必须根据现有条件选择适当的高强支护方式来稳固巷道。
        1.2高强支护的基本理论
        在煤矿井下开采深部煤炭时，由于巷道施工环境相比浅部更加复杂，煤层盖山厚度的增大，使巷道顶部岩层受到的压力大大增强。因而在开掘深部巷道时，要依据地质部门提供的勘测数据，对松动圈的作用、顶板岩层状况进行分析，制定出合理的高强支护技术方案。同时，在施工过程中要注意巷道的矿压观测，及时处置因巷道支护力不足造成的顶板或岩层移动、变形情况。高强支护依据的是锚杆支护的悬吊理论、组合梁理论、组合拱原理。悬吊理论认为，锚杆支护的作用是将巷道揭露的顶板较软弱的层状岩层悬吊在上部稳固的岩层上，防止直接顶板与老顶发生离层、脱落。组合梁理论认为，使用锚杆将巷道顶板中存在的若干层状顶板，“装订”成一个以巷道两帮为支点的整体组合梁，可防止岩石沿层面滑动或出现离层。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

组合拱原理认为，在拱形巷道围岩破裂区安装预应力锚杆，其杆体两端将形成圆锥形分布的压应力，如果锚杆间距足够小、锚杆间的压应力锥体相互交错，将使巷道周围的岩层形成一种连续的组合拱，不仅可承受上部岩石的径向载荷，而且对岩层的支承还具有补强作用.
        2高强支护技术在开采掘进中的应用分析
        2.1在完整岩体巷道掘进中的应用
        在完整岩体巷道掘进过程中，需要对巷道进行支护，支护时通常选用的是锚杆支护。锚杆支护主要是对岩体起到悬吊作用，要求在支护前选择合适的锚杆参数，例如锚杆的直径、长度、预应力以及锚固力等，并通过一些经验公式对选择的参数进行校验。在锚杆的参数满足施工要求后，就可以开展高强支护施工了[4]。锚杆支护后围岩的应力会集中于锚杆上，并向围岩的深部转移，巷道表面的应力明显降低，有效控制了巷道掘进中的围岩变形，从而达到了掘进的预期效果。考虑到开采掘进过程中地质条件具有一定的复杂性，要求在应用高强支护技术时根据地质条件的变化进行一定的调整，并根据围岩的具体情况选择合适的支护方式及支护施工方案。经过大量的现场实践发现，常用的高强支护技术主要有锚网喷支护技术、超强混凝土支护技术以及锚杆锚网联合支护技术等。应用这些高强支护技术加固围岩时，多采用的是半圆拱形断面。
        2.2预留煤柱应用
        预留煤柱这一支护方式形式是高强支护技术中最为传统的一种形式，主要应用在巷道的上、下区段之间。相较于矿用支护型钢与可缩性支架，预留煤柱技术的应用操作更加便捷，且同样能够达到良好的支护应用效果。有一部分矿井巷道通风条件差、排水能力也较差，在实际的煤矿采煤工作中严重影响了工作的效率和质量，而应用预留煤柱技术则可以很好的对上述问题进行解决。但是预留煤柱也存在一定的问题，其应用成本较高，且会增加后期巷道的维护难度。因此，在实际的煤矿采煤工作中，巷道内高强支护技术的应用形式选择需要合理进行，提高煤矿采煤工作的经济效益。
        2.3喷射混凝土应用
        通常情况下，超高强喷射混凝土支护最常用的技术手段有水泥裹砂喷射混凝土技术和干式喷射混凝土支护技术，其中水泥裹砂喷射混凝土技术一般是借助水泥来对砂粒进行裹住，并通过泵送或压缩空气的方式将混合物均喷到矿井巷道围岩墙壁上，进而达到加固的效果。干式喷射混凝土支护技术主要是将水泥、混凝土和速凝剂按照一定的比例进行混合，通过喷砂机对矿井巷道围岩墙壁进行喷射，继而达到加固的目的。
        2.4在破碎煤层掘进中的应用
        在煤矿巷道掘进中经常会遇到煤层比较破碎的情况，这对巷道的掘进十分不利，而且还容易引发各种安全事故。在沿空掘巷遇到的煤层比较破碎时，通常采用棚式支护，这种支护方式支护的效果差，后期维护成本极高，严重制约了巷道掘进的效率及安全性。更为严重的是，在掘进中需要进行爆破作业时，这种支护的稳定性受到了极大的考验，很多时候支护结构被爆破崩坏。因此，考虑到爆破对巷道支护的影响，有必要应用高强支护技术对破碎的煤层进行加强支护，从而保证施工的安全性及效率。爆破时产生的冲击波会远离爆破点产生很大的衰减，导致爆破对破碎煤层的影响程度是不同的，所以，应该根据岩体的松动情况选择合适的高强支护方案。这样做的目的主要有两个，即保证高强支护的有效性和兼顾支护的成本问题。这样就可以发挥高强支护技术的功效，降低岩层压力过大带来的危害程度，防止围岩变形。
        结语
        煤矿回采工作面巷道支护是保障煤矿生产安全的重要措施和手段，对于一些特殊区域，采用普通支护方式无法满足实际使用需要。本文针对工作面巷道围岩出现断层构造的情况，采用高强支护方案，具体为“锚杆+金属网+锚索”、“单柱液压支架+钢梁”的联合支护模式。对本高强支护方案进行测验发现，巷道顶板和两帮位移变形情况完全在可以控制的范围以内，整体呈现出稳定性的特征，保障了回采工作面掘进过程的安全。
        参考文献：
        [1]贾学军.一种新型综掘超前支护装置在工程中的实践与应用[J].矿山工程，2019，7（3）：296-303.
        [2]彭江.近距离煤层回采工作面过采空区支护技术研究[J].内蒙古煤炭经济，2019（11）：55-56.