煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析

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煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析

袁亚文

陕西陕煤黄陵矿业有限公司 陕西 黄陵 727307 摘 要:巷道掘进作为煤炭开采的重要组成部分,由于井下情况非常复杂,长期受到各种不同应力所造成的不利影响, 这就会对煤炭开采工作的安全进行带来不小的潜在威胁。本文对煤矿巷道掘进的施工方法进行了一定的论述,在此基础上,进一步对采矿工程巷道掘进和支护技术的具体应用进行了比较深入的分析研究,有助于促进巷道掘进和支护水平的不断提高,对于从事相关工作的技术人员具有一定的借鉴意义。

关键词:煤炭;采矿工程;巷道掘进;支护

1 前言

煤炭在我国的能源结构中占据着十分重要的地位,对于我国社会经济的快速发展具有十分重要的现实意义。为了确保煤炭能源的持续稳定供应,就要不断提高煤炭的开采技术,进而确保煤炭生产的顺利进行,为社会经济的快速发展提供充足的能源供应。巷道掘进作为煤矿开采的重要环节,由于煤矿地质条件复杂,尤其在矿山压力的持续作用下,会给巷道的安全掘进造成很大影响。当巷道围岩所受到的应力超过其所能承受的极限后,会导致其发生位移、破碎以及坍塌等问题,为了确保整个掘进工作的安全进行,就要结合巷道的实际情况,采取有针对性的巷道掘进和支护技术,进而为巷道空间的安全和稳定提供可靠保障。

2 煤矿巷道掘进施工方法

在煤矿巷道的掘进过程中,当前最为常用的方法就是综掘技术,促进了巷道掘进工作水平的不断提升。首先,需要对掘进巷道的地质构造应力进行系统全面的调查分析,并结合具体的安全施工要求,做好相应的掘进施工规划,对掘进施工工艺进行科学合理的设计,进而为后续掘进工作的顺利开展提供必要的指导;其次,还要做好相应的掘进施工组织和技术准备工作,明确在实际掘进过程中容易出现的问题,并制定有针对性的改善控制措施,进而为煤矿综掘的顺利实施提供可靠保障。

3 采矿工程巷道掘进的应用分析

3.1 重视地质勘探工作

为了确保煤炭巷道掘进工作的安全进行,就要对地层的地质构造进行系统全面的分析研究,这就需要做好相应的地质勘探工作。通过进行相应的地质勘察工作,能够对煤炭储层的地质构造情况进行全面的了解,明确其中存在的缺陷和掘进过程中容易出现问题的位置,并制定有针对性的改善控制措施,确保地层在掘进过程中能够始终保持稳定的状态,这就为煤炭掘进开采工作的安全高效进行建立了良好的基础。

3.2 对瓦斯含量进行实时的监测

由于井下巷道的通风条件较差,在开采过程中会伴随产生一定量的瓦斯气体,这就会对安全生产造成不小的威胁。因此,就需要对井下巷道中的瓦斯浓度予以实时的监测,并采取有效的通风措施,将其浓度控制在安全范围内。此外,为了尽可能降低瓦斯气体对周围环境造成的不利影响,通过高效的瓦斯抽采系统,对煤层赋存的瓦斯气体进行抽放利用,在降低污染的同时,还能提高其经济价值,为煤炭开采企业带来良好的经济效益。

3.3 做好通风防尘工作

在进行巷道掘进的过程中,会伴随产生大量的粉尘,长期处于粉尘量超标的工作环境中,势必会对掘进工作人员的身体健康造成不利影响。因此,为了改善掘进巷道的工作环境质量,就要做好相应的通风防尘工作。为了提高巷道的工作环境质量,就需要设计有针对性的内部通风系统,其主要是由通风设备和自然空气两部分构成的。在进行设计和安装的过程中,需要对具体的安装位置进行准确的定位,确保两者之间能够进行有效的配合。局部通风机需要的总风量要能够满足巷道掘进施工的设计要求,通风机要与辅助系统进行协同工作,进而及时排除巷道中的灰尘和有害气体。对于综掘施工期间产生的粉尘,可以使用掘进工作面除尘降尘系统吸收粉尘减少作业空间的粉尘量,同时在巷道内设置降尘设施,在皮带运输系统和转载点设置洒水喷雾系统,进一步开展降尘工作,消除掘进巷道呼吸性粉尘含量。

3.4 采用先进的综采机械设备

在经济条件允许的情况下,及时对掘进设备进行更新,进一步提高掘进工作的机械化程度,为安全高效掘进建立良好的基础。全断面掘锚一体的综掘设备,被广泛的应用于矩形断面的双巷或者多巷的掘进工作中。因此,需要结合煤炭开采的地质情况,进行有针对性的引进,能够为综掘工作效率的不断提升建立良好的基础。

4 采矿工程巷道支护技术的应用

4.1 锚索支护技术

为了确保巷道掘进施工的安全进行,这就需要将巷道围岩的变形控制在合理的范围内,避免其超过最大的变形范围,而导致巷道围岩失稳。对于软岩性质的围岩而言,由于其具有较大的变性能力,稳定性较低,并且还容易发生松脆或风化,这就会对巷道掘进的安全进行造成不小的阻碍。锚索支护一方面是因为锚索产生的强大作用力,使岩体中的不连续面互相挤压,使围岩的整体性提高,抗剪强度增加;另一方面,通过锚索将锚杆形成的加固体与深部岩体连成一个整体,由此岩体的承载范围加大,承载能力极强。

4.2 锚杆支护和锚索支护技术

锚杆支护的作用是为了尽量让围岩处在受压状态,最大程度地使锚固区围岩保持稳定,阻止锚固区围岩破坏范围扩大,不让巷道出现剪切、拉伸破坏与弯曲变形,提高巷道周围岩层的稳定性与整体强度。

4.3 锚杆、锚索联合支护技术

锚杆、锚索联合支护不是单一支护的简单叠加,而是通过对不同层位岩体的支护耦合,实现对围岩的变形协调,从而限制围岩产生的有害变形,提高支护体的力学参数(弹性模量、等效内聚力、等效内摩擦角),改善被支护岩体的力学性能;使巷道围岩处于峰后区围岩强度得到强化,提高峰值强度和残余强度;同时可改变围岩应力状态,提高围岩承载能力,减少巷道周围破碎区、塑性区的范围和巷道表面位移,控制围岩破碎区、塑性区的发展,从而达到巷道稳定的目的。

4.4 U型钢支护技术

在地层应力的长期作用下,巷道在掘进过程中会逐渐发生变形,长此以往,当其变形量超过一定的范围后,最终会导致巷道坍塌,会给企业造成严重的经济损失。因此,对于支护较为薄弱的巷道位置处,需要采取U型钢支护技术,在金属架的的支撑下能够提高围岩的强度,将其变形量控制在合理的范围内。对于U型钢而言,其中的钢夹金属夹需要具备强大的可扩展性,并且始终抵抗高负载对高应力的影响。当巷道围岩发生变形时,U型钢能够起到良好的支撑作用,为了确保U型钢能够始终处于良好的工作状态,就要对其进行定期的检查维修,发现问题要立即进行整改,消除其中存在的各种缺陷,进而为其支护功能的顺利实现建立良好的基础。

5 结语

总而言之,巷道掘进和支护作为煤炭开采的重要组成部分,其对于煤炭开采工作的安全高效进行具有十分重要的现实意义。通过对煤炭巷道掘进和支护技术进行系统全面的分析研究,有助于推动各种先进的掘进和支护技术在更大的范围内进行推广应用,进而促进煤炭开采工作水平的不断提升,为我国社会经济的可持续发展提供充足的煤炭能源供应。

参考文献:

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作者简介:袁亚文,1987年1月,男,2010年7月毕业于中国矿业大学,采矿工程专业,工程师,现从事煤矿生产技术管理工作

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