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煤矿巷道掘进中支护技术的研究与应用

林荣涛

贵州盘江精煤股份有限公司山脚树矿,贵州省六盘水市,553533

摘要: 随着现代社会对煤炭资源需求量不断提升,对煤矿企业掘进速度提出了新的要求,促使我国煤矿产业结构不断优化调整。但实际煤矿掘进施工期间支护环节极为重要,是保障煤矿企业生产效率、提升煤矿生产安全性的关键。因此,解决煤矿掘进支护施工现存问题、攻克支护施工各项技术难点,对保障施工安全、优化施工技术而言极为重要。
关键词: 煤矿;巷道掘进;支护技术;应用
DOI:10.12721/ccn.2022.157257
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1煤矿掘进支护技术存在的问题

1.1技术管理不到位

煤矿掘进支护技术是煤矿生产中的一项重要应用技术,若想保证煤矿掘进支护质量,应先保证支护技术水平过关。在现实中,一些煤矿企业将重心放在提高煤矿产量上,而缺乏对支护技术管理的重视。若支护技术管理不到位,则极易在实际煤矿掘进支护施工中发生顶板破裂、顶板过断层带受压过大等问题,从而埋下极大的安全隐患。同时,技术管理不到位还会导致支护工艺选择不合理,从而导致实际支护质量不过关。

1.2支护设备不够先进

煤矿掘进支护施工是一项高难度作业,不能仅依靠人工来开展,还要依靠各种先进的支护设备。在具体的实践中,最常用的支护设备是悬臂式掘进机,但该设备虽然在综合机械化掘进巷道中应用广泛,却存在着一些客观缺陷,如:对巷道空顶处的支护施工质量较差、无法达到现场支护要求、易引起支护事故;风动锚索机也是煤矿掘进支护施工中的一种常用设备,其主要作用是对顶板进行钻眼,但风动锚索机需人工操作,智能化程度较低,易出现钻眼深度、角度等误差现象。从总体上而言,目前的支护设备普遍不够先进,这点在很大程度上影响了煤矿掘进支护质量。

1.3安全防范意识薄弱

在现实中,一些煤矿企业的安全防范意识较为薄弱,在煤矿掘进支护施工中不重视安全管理,即使在相关规定要求下仍会按例开展一些安全管理工作,但大多数时候仅是走个形式,而没有真正将安全防范落到实处。例如:在煤矿掘进支护施工中,未定期对支护设备进行检查及隐患排查、未严格按照安全技术要求进行施工操作、支护施工完毕后未在煤矿掘进过程中进行维护等,均会埋下巨大的安全隐患。

2掘进支护技术研究

2.1井下支护保护技术

工人在井下作业的安全性是行业中受到广泛关注的问题,虽然当前采矿行业内的机械化水平已经相对成熟了,但是仍然无法避免会有一些人工作业的需要。根据现实工作情况的不同,可以采取不同的手段来保护井下作业人员安全问题,这也是井下支护保护技术的重要意义。井下支护保护技术在发展过程中呈现出了两种手段,也就是立即支护和滞后支护。立即支护在稳定性较差、危险系数较高的工作面中得到广泛使用,由于工作面稳定性差,抗压能力也是十分有限的,通过这种方式能够保证保护效果的有效性。滞后支护与立即支护有较大的差别,在工作面已经具有一定稳定性的前提下使用功滞后支护,这种保护措施能够在极大程度上保证其稳定性。在煤矿开采现场会按照具体的不同来显示防护方式。

2.2掘进支护保护技术

为了更好地实现支护技术的保护作用,就需要针对现实情况进行分析,对于井下周围的岩层进行分析,了解岩层的承受能力,提供相对应的保护措施。对于巷道运输来说,由于在地下环境中,受到外力挤压的情况会比较严重,巷道就会因为受到挤压而变形,那么就需要采用支护手段对巷道进行支撑。根据巷道所需要的支撑力,在煤矿现场中可以使用“U”字或者是“工”字支护,来给巷道提供一定支撑力,这种方式能够大幅度加强巷道的稳定性,以便于技术人员能够更好的维护施工环境。通过这一举措能够让煤矿以更加安全快速的方式来运输,也会避免因为挤压严重而坍塌的情况。另外,在煤矿开采现场中也需要注意对于耙装机的型号选择,以便其能够在施工现场更好地开展工作。

3煤矿掘进支护技术改善方案

3.1优化掘进支护工艺

随着我国煤矿企业施工深度不断向下拓展,对掘进支护工艺要求随之提升。这就要求我国掘进支护施工需结合不同施工需求、不同地质条件,制定针对性支护方案,以保障支护效果。如矩形断面巷道施工期间,可采取锚杆联合锚索方案施工,以保障巷道围岩稳定,保障施工工序顺利完成,具体施工步骤如下:在预设钻孔位置处设定锚杆,随后使锚杆相互固结,以形成完整整体;上述施工工序完成后,还需牵引锚索并固定在深部岩层上,形成双重固定保障。基于本施工角度分析,最佳支护方案为保护围岩膨胀变形力、增强岩层耦合力,以充分发挥支护效能。基于整体角度分析,煤矿掘进施工前先研究并判断巷道性质,科学选择掘进方案,可提升煤矿企业整体施工质量。

3.2增加机械化施工

目前,我国开展煤矿掘进支护施工期间,机械设备引入深度、广度尚不充分。因此,需优化机械化施工缓解,以增加煤矿掘进机械化施工程度,具体方案如下:①积极研发先进支护设备:煤矿企业需与相关科研单位联合合作,针对性研究设备使用问题,以提升机械设备可靠性、安全性。②使用现代智能化监测设备:煤矿企业使用智能化设备时,需充分体现立体化、全方位特征,以保障井下作业安全。

3.3管控支护材料质量

部署煤矿掘进支护技术方案期间,支护设备性能、支护材料质量等众多因素均可影响施工有效性。因此,煤矿企业需积极采取相关措施,管控支护材料质量,管控方案如下:①转变传统材料管控意识,结合煤矿实际施工需求,采入高质量支护材料,同时构建支护材料管控体系。②考察支护材料供应商资质,掌握支护材料性能,同时考量支护材料支出成本。③创建支护材料质检机制,一旦发现质量不合格产品,尽早采取相应措施,以规避不合格材料进入施工现场。

3.4重视地质勘探工作

煤矿施工区域地质环境直接影响着煤矿掘进施工效率及施工安全,因此各煤矿企业为降低地质环境对施工作业影响,需在施工前利用地质勘探技术勘探地质环境,以保障勘探数据准确性。结合煤矿开采区实际情况,开展地质勘探工作需明确以下几点:①施工区域煤矿资源储量占总储量70%以上,并保障煤矿产量、煤矿构造符合需求。②结合煤矿运营情况、生产计划等指标,采取三维地震综合勘探技术探明4m以下无煤区情况及断层情况,同时探明20m以下陷落柱情况,保障整体勘探准确率超过60%,以为后期掘进施工提供准确数据,保障掘进作业安全。

3.5增强施工作业人员素养

开展煤矿掘进支护施工期间,需重视掘进效率及掘进质量,以保障支护结构安全性、稳定性,因此各煤矿企业需对施工人员开展培训,提升工作人员素养:①提升掘进支护施工设计人员全局意识,优化各项综合配置,保障任一环节无偏差,以保障掘进施工支架充分发挥效能。②保障井下施工人员按照相应技术标准、技术规范开展施工,以管控各类安全问题、提升施工效率,同时还需培养施工人员合规意识,进而保障整体施工质量。

结束语:煤矿施工安全是煤矿施工管理核心问题,直接影响着井下作业人员施工安全,同时影响着煤矿开采行业发展。因此,各煤矿企业在复杂地质条件下开展井下作业时,需科学设计、合理应用掘进支护技术,并在实践中改进、优化支护技术,以增强煤矿开采作业机械度,确保安全开采基础上,提升煤矿开采效率。