浅析高强支护在采煤掘进过程中的技术应用

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  [摘 要]目前,我国经济迅速发展,科学技术水平也得到了明显的提高。在这一大环境之下,我国的煤矿业取得了很大程度上的进步,无论是矿采技术还是产量都有了显著的提高。随着对矿产需求的提高,煤矿开采的深度也随之增加,这就对矿采技术提出了更高、更严格的要求,为了保证矿采质量以及出于安全方面的考虑,必须进一步更新相关技术,高强支护技术便是其中十分重要的一项。笔者根据多年的工作经验,主要针对高强支护在采煤掘进过程中的技术应用进行分析和讨论。
  [关键词]高强支护;采煤掘进;技术应用;
  中图分类号:TD353 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)01-0053-01
  近年来,我国经济发展十分迅猛,各种新科学、新技术、新工艺层出不穷,这为煤矿业的发展提供了很好的社会环境与经济环境,我国的煤矿业也在这一时期取得了十分迅速的发展,然而在飞度发展的同时,矿采难度也随之增加,其中最为突出的一个表现便是挖掘深度的增加,在这种情况下会存在多个应力作用对其产生一定程度上的影响,进而促使煤矿掘进的难度大大增加。因此,如果不能对巷道做出科学而有效的控制,就很有可能出现锚杆支护断裂的问题,进而引发一定程度的安全隐患。实践证明,原有的挖掘技术已经难以适应煤矿业的迅速发展,随着人们对这一技术的研究与完善,高强支护技术应运而生,这种支护技术是在原来挖掘支护技术基础之上的发展,它能够对支护断裂的问题做到有效的避免。
  一、高强支护技术简介
  1、巷道支护问题
  在采煤掘进的过程中,巷道处于地下较深的地方,承受着来自地上的压力。由于巷道要支持采矿作业,要求断面较大,在做支护上难度也较大。巷道由于断面积和承压都比较大,再加上顶部的岩层较薄十分脆弱,这就要求支护材料的质量要好并且稳定性高。巷道是矿井的地下通道,距离长复杂度高,维护困难,这就要求巷道的支护要非常的牢固。因为高强支护技术能够确保巷道的稳定性,所以在采矿掘进过程中是离不开高强支护技术的。
  2、高强支护技术
  高强支护技术是要根据实际情况来应用的。要主动进行巷道的支护工作,增强围岩的预应力。高强支护技术应用的主要材料是树脂锚杆,按照标准排距排列,进行巷道的顶部加固。当高强支护的预应力达到标准后就可以通过改变形状对外部结构产生挤压,从而形成一个整体稳定的层状顶板,也叫预应力承载墙。高强度支护技术作用原理就是将竖直的应力分散到各处,降低顶部的压力。同时因为高强支护会产生形变,从而挤压顶部和四周的结构,使得顶部得到支撑,四周的形变得以控制,达到主动支护的目的。
  3、高强度支护的优点
  高强支护技术能够控制围岩的形变,转移预应力到锚固的部位,增强支护作用,补充传统支护技术的不足。支护刚开始时主要针对围岩结构表层的不连续形变,如碎裂和滑动。高预应力的支护主要是使围岩一直处在高压条件下,增强围岩和锚固区的承受能力,保护围岩里层的结构,对不连续形变和碎裂的保护能力较强。在支护刚开始控制形变时,锚杆增阻快速增加,便于保持支护的延伸率。通过这些手段控制围岩的形变程度,保证采煤掘进工作安全有序的进行。
  二、高强支护技术在采煤掘进中的具体应用
  1、高强支护应用前的勘查工作
  在高强支护应用前,要对采煤巷道进行勘测,其勘查工作主要包括工作面煤层的厚度。采煤区的结构强度、煤层倾角、夹石层数等,同时要对煤层顶板的岩石类型进行检测,然后根据相应的检测数据来设计支护结构。首先是数值模拟,采用FLAC计算软件来比对不同的支护防范,在锚杆长度和直径的一定情况下比较锚杆预紧力时巷道围岩应力场分布影响,在预应力和锚索直径一定情况下分析应力场的分布影响,通过数据的分析比对选择最佳的锚杆直径和强度。当巷道围岩出现破碎或者预应力较高时,要选择直径较大的锚杆(索),对顶板角锚杆角度的选择,要综合考虑其对岩壁附加应力场的分布影响,保证支护结构能够覆盖大多数的巷道面积,在水平的巷道煤层中,优先选择垂直的锚杆布置。
  2、合理选择高强支护结构
  在现场采掘过程中,要合理设计采掘进度,保证掘进工作的顺利进行。在高强支护结构中,锚梁可以提高承载力,同时也承载了一定的压力分布。由于高强支护具有隐蔽工程属性,因此其施工要结合实际的工程现状,对较为复杂的地质环境,要提高支护强度,避免顶部变形、巷道收缩不良工程现象的发生。在沿空掘巷中,由于采空区较高,巷道的形变程度较高,在煤层的回采阶段,巷道的形变幅度更加严重,甚至其断面收缩到达60%左右,因此要优先使用高强支护,避免冒顶现象或者岩壁坍塌的发生。
  3、支护监测机制的建立
  支护监测的主要内容是通过对围岩发展状态参数的收集,动态掌握其运动规律和支护工作的实际效果,作为优化支护系统的重要参数和科学依据,监测资料的采集和整理必须以全面、准确、及时作为原则。掘进中必须对巷道支护的实际效果进行跟踪,并通过科学的方法对围岩情况进行分析和预测,从中发现安全隐患并及时做出改进,以确保巷道施工的顺利进行。此外,监测还可为工程验收提供可靠的数据资料,并可作为今后支护方案设计的重要实践经验基础。
  4、深化安全意识加强技术培训
  加强企业自上而下的安全生产意识,是支护工作不断改进和完善的前提条件,管理者应首先转变传统的支护观念,认识到提高支护应用水平对生产效率及企业的综合竞争力的重要作用,从而通过加大资金投入和宣传、培训力度,提高支护现场管理的水平与信息反馈的效率,并将工艺原理培训与实训考核相结合,提高员工对技术要求与操作规程的认识,使之能够跟上新工艺、新设备的推广速度,满足现代矿山生产的安全需求。
  结束语
  在采煤掘进的过程中,由于开采的深度逐渐加深,巷道的长度和复杂程度都在加大。为了保障采煤工作的安全,对巷道进行加固支护是非常必要的。传统支护技术的支护能力不能适应现代采煤任务的进度,必须要有更强力的支护技术来保护巷道的安全稳定。高强支护技术在采煤掘进工作中表现突出,支护能力强,能够很好的控制应力的转移,控制围岩和顶部的形变。对于高强支护技术企业不但要学会使用还要分析和应用它的技术原理,便于在实际采煤工作中灵活运用。随着现代采煤技术手段的不断创新,支护技术也在随着发展。虽然现在高强支护技术可以保障掘进中巷道的安全,但随着掘进深度和广度的加大,还需要研究出更有效地支护技术,开发研究新技术不断完善支护技术还需要继续努力。
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