煤矿井下巷道掘进顶板支护技术探究

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  摘要:在进行煤矿井下巷道掘进时涉及到多项技术,具有较高的难度,煤矿企业要结合现场实际条件,合理选择施工工艺和施工设备,设计巷道掘进的速度。顶板支护技术在煤矿井下巷道掘进工作中占有重要作用,我们需要不断完善顶板支护技术来提高巷道掘进施工的安全性,保证煤矿企业的生命财产安全,本文主要分析煤矿井下巷道掘进的支护形式,重点介绍提升巷道顶板支护技术的应用策略。
  关键词:井下煤矿;巷道掘进;顶板支护;应用策略
  1、引言
  随着煤矿产业的不断发展,成为我国经济中重要的组成部分,但是巷道掘进工作比较复杂,难度系数比较高,很难进行控制,所以很容易发生煤矿安全事故,其中煤矿顶板事故尤为突出,为了确保煤矿生产的安全性,提高煤矿进度,需要结合地质特点、设备条件和施工工艺,探究顶板支护技术,避免巷道围岩发生位移和变形情况。
  2、煤矿井下巷道掘进的支护方式
  根据煤矿的具体结构,煤矿井下巷道掘进顶板支护技术是井下开拓和掘进巷道的一种有利途径,可以顺利对掘进顶板支护技术进行管理,集合现场操作技术的要求,可以将顶板支护技术分为矿用支护型钢结、可伸缩性支架支护、预留煤柱支护和锚杆支护。
  2.1矿用支护型结构
  矿用支护型结构可以分为两种,一是U型钢,另一种是工字钢。U型钢一般在圆形、半圆形或椭圆形层面使用,稳定性比较高,工字钢的韧性比较高,有足够的承载负荷的能力。两种支护结构都具有较强的抗压、抗拉和抗剪能力,在环境比较恶劣和地质结构相对比较复杂的煤矿,可以得到很好的效果,矿用支护型结构对接触面积、受力情况和滑移程度具有较高的要求,巷道支架的可伸缩性比较高,集合形状的程度比较稳定。
  2.2可伸缩性支架
  可伸缩性支架属于金属支架,金属支架的两个承载负荷能力是实际承载能力和极限承载能力,可伸缩性支架在煤矿井下的收缩过程是实际承载能力,影响实际承载能力的主要因素有器件的连接情况和支架的整体构造。极限承载能力的刚性程度会影响煤矿可缩性支架的可变性和可塑性。所以判断可缩性支架的最佳状态,就是判断实际承载能力和极限承载能力之间的差异,当极限承载能力大于实际承载能力时,两者之间的差异最小。
  2.3预留煤柱支护
  在运输平巷和回风平巷之间预留出一定的宽度,这个预留出的一定宽度就是预留煤柱支护,这样可以使回风平巷可以躲避支撑压力的峰值区域,操作比较简单,利于通风和排水,预留煤柱支护是一种传统的支护形式,具有一定缺陷,支护费用比较高,如果煤柱过度损失,会加大巷道维护的工作难度,当煤柱的支撑压力输送到巷道底部时,会影响巷道的稳定性,给煤矿生产带来安全隐患。
  2.4锚杆支护
  锚杆支护属于一种形式构造,主要有锚杆体、钢带、托板和网几种构件组成,在煤矿巷道支护方面起到抗拉和抗剪的作用,在巷道表面受力和煤矿岩体接触时,托板可以预防围岩脱离层面的问题,并且可以很好的控制围岩节理裂缝舒张和结构面的滑动现象。支护面紧贴巷道的表面,可以有效的防止围岩中落石的散落,避免出现安全事故
  3、影响支护稳定性的因素
  影响支护稳定的主要因素有地质构造和施工工艺技术。在进行煤矿井下掘进过程中,煤矿层理、掘进工作面的煤岩硬度、节理发育、褶曲构造、以及底板的稳定性等因素都会影响巷道的顶板支护。在基础条件和地质环境比较好的条件下,可以加快巷道掘进的速度,但是在井下煤矿中,大多数都是比较复杂的地质结构,会直接影响到巷道掘进的速度和巷道掘进的质量,例如在褶曲断层中的地质构造中,煤岩层的厚度会出现较大的变化,会直接影响其稳定性,所以就很容易出现顶板支护垮落的问题。目前巷道掘进主要采用的技术是钻爆法进行掘进,在锚喷支护的合作下进行顶板支护,此种方法和传统的砌碹支护相比,具有较快的掘进施工速度,施工质量也有所提高,但是在实际作业期间,由于炮眼的掌握不恰当或装药量不合适等原因会降低锚网支护的质量,此外,对于部分巷道比较密集的区域,开掘其中一条巷道时,岩体的地应力的平衡会受到破坏,如果施工另一条巷道时,很容易出现两个工作面叠加的情况,这样会增加地应力,增加巷道顶板支护的难度。
  4、提升巷道顶板支护技术的应用策略
  4.1做好巷道顶板支护技术前的准备工作
  在遇到经常发生冒顶、掘进巷道开口的巷道时,施工前要制定好合理的方案,便于安全可靠和利于操作,结合巷道附近围岩力学构造情况,选择最佳的井下巷道支护方式,加强对支护技术的准备工作,改变井下巷道掘进的施工方式,提高矿井内部的管理,明确材料的类型数量、支护的形式以及尺度等问题,严格按照规章制度进行作业。
  4.2提高煤矿掘进巷道的协调能力
  在进行井下煤矿巷道掘进的工作中,巷道如果出现不稳定或容易变形等现象时,就要加强支护结构的柔韧性,这样可以一定程度缓解井下巷道的无限变形,并且还要注意保持井下巷道空间的完整性,加强支护结构和岩体施压让压的协调能力,可以有效的增强支护结构的强度,降低围岩岩体的变形力度,进行释压让压,加大支护效果,最大程度的减少由于支护形式不当引起的安全隐患。
  4.3对技术工艺进行创新
  传统的采煤技术和采煤工艺虽然操作比较简单,但是存在很多影响因素不能控制的问题,所以要积极对采煤技术和采煤工艺进行创新,促进煤矿巷道向自动化、机械化和智能化方向发展,煤矿企业要不断更新技术和工艺,对巷道井下掘进支护技术进行综合发展,针对大层面的顶板支护,可以采用连续掘进技术,这样可以降低施工的难度,针对小层面的顶板支护,可以利用自动化定位,利用凿岩车实现井下巷道顶板支护的作用。
  4.4加强设备的投入力度,完善掘进工艺技术
  在基础条件比较好,地质构造良好的巷道施工时,可以选择中心相对降低,破岩能力较强、机身较矮和整机结构紧凑的巷道综合机械化掘进施工技术,这一类的施工技术主要有单体锚杆支护技术、悬臂式掘进以及想配套的设备组成,具有较强的生产能力,可以满足地质条件的需要。针对大断面的断层,可以采用连续性掘进施工技术,如果在多巷道实现快速掘进或在矩形断面双巷道的掘进过程中可以采用这类技术,利用快速掘进施工技术时,在回风巷中可以满足锚杆钻车和锚杆支护同时作业,两者之间既可以实现连续作业也可以实现交叉作业。
  4.5提高工作人员的综合素质
  工作人员的技术直接关系到煤矿生产的效率,在进行施工之前要对相关工作人员进行安全教育培训,在学习的过程中,要熟悉操作规程,积累工作经验,煤矿企业要严格审查所培训的内容,监督工作人员在工作中时刻保持严谨的态度,工作人员还要认真学习规章制度,熟悉顶板支护的管理知识,严格按照相关的规章制度执行,提升工作人员的整体综合素质,企业还要积极调动员工的主动性,在上岗之前进行培训,進行实习演练,实行轮流制度,提高员工的实际操作能力。
  5、结语
  煤矿井下巷道支护技术在煤矿开采扮演着重要角色,要尽可能的提高支护力度,利用新能源、新技术和新模式来维护煤矿的安全、有序发展,煤矿企业要提前做好准备工作,制定好支护方案,减轻工人的劳动程度,提高生产效率,以此更好的稳定企业的发展。
  参考文献:
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