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煤矿采矿工程巷道掘进和支护应用研究①
摘要:煤矿巷道的施工工艺在运作过程中需要把握的相关因素较多,但在实际运用阶段,依然存在对影响因素的统筹考虑没有落实到位,进而导致施工作业的质量不理想,无法满足项目的运行要求。采矿作业通常处于井下或地下深处,增加了采矿工作的难度,加大了作业人员的难度。因此,在煤矿开采之前,需要根据实际情况制定出合理的设计方案,加强巷道掘进和支护应用。
关键词:采矿工程;巷道掘进;支护要点
中图分类号:TD47文献标识码:A
引言
煤矿资源作为人类的重要资源之一,在开采过程中,要重视巷道掘进和支护技术,在保障工作人员生命安全的前提下,提高煤矿采矿工程的作业效率。巷道掘进与支护技术应用的根本目的就是为了提高采矿的安全性,增加采煤量和效率,优化煤矿企业经济效益。在煤矿开采期间,如果没有巷道掘进和支护技术的有效应用,那么诸多煤炭资源都难以成功的从地下被运输到地面之上,施工人员的采矿安全性也将难以得到保障。正是因为有效应用了支护技术,巷道倒塌得以被有效的预防,采矿安全性得以提高。
1采矿工程巷道掘进的技术要点
1.1掘进方式
(1)综合机械化掘进方式
开采煤炭的作业过程中,机械化的掘进方式主要包括连续采煤机、悬挂式掘进机、瞄杆机等工具进行辅助,同时悬挂式的掘进机器相比连续采煤机的设备,成本相对更高且工作效率低,因此在后期悬挂式机器被其他机器逐渐取代。而悬挂式机器主要运用在煤矿巷道和梯形的不规则断面等部分地方进行掘进工作,与综合机械化的掘进设备存在一定的差距。
(2)掘锚一体化掘进
掘锚一体化掘进最大优势是可以提高煤矿企业的开采效率,增加经济效益,掘锚一体化的方式,主要运用了锚杆支护技术,巷道支护以及掘进施工等方式来提升效率,能够进一步提升企业的综合实力[1]。
1.3做好地质勘探工作
地质勘探工作作为工程施工前的重要内容,只有在实际动工前全面了解相关区域的地质情况才能够依据具体参数来进行施工设计,采煤工程巷道掘进作业也是如此。前期勘查工作能够明确相应区域的煤层情况以及地质应力因素,这些都与巷道掘进工作有直接关系。传统钻孔勘探效率差、参数普适性差,在进行地质构造勘探的过程中需要重点应用现代化地质勘探技术,钻孔透视仪勘探、瞬变电磁勘探技术以及高密度电阻率勘探等先进勘探技术能够最大限度提升勘探工作所得参数的准确性,而且在很大程度上提升了勘探效率[2]。
1.4优化巷道掘进设备配置
第一,巷道掘进主要由重型大功率掘进机和轻型掘进机两种类型组成。在对掘进机进行选择时,一定要根据采矿工程具体的施工标准、地质状况以及巷道断面设计等多方面的因素进行综合考虑,如果断面十分狭小,而且破岩难度相对较低时,那么就可以选择轻型的掘进设备,这样不仅能够有效降低施工成本,还能够使操作更加灵活,降低故障。第二,运输设备,运输设备类型比较多样化,最常用的是包刮板运输机和胶带运输机,在使用中需要结合掘进机的功率、规格选择运输设备,提高两者之间的匹配度,保证掘进和运输工作顺利进行,这样就能够有效降低巷道掘进的时间,而且还能够减少工作人员的工作压力,以此来提高掘进工作的效率。
1.5加强通风防尘工作
巷道掘进作业过程中,巷道整体粉尘浓度不断增加,加上各类岩层煤层中的有害气体不断释放,因而巷道掘进过程中需要进行有效的通风防尘作业。粉尘浓度过高不仅容易导致爆炸事故而且也会严重损害作业人员的健康,有害气体与之同理。在进行通风防尘作业时需要重点注意做好巷道风压设计,保障风压参数满足通风需求。另外,在进行相应的通风系统设计时要注意主通风系统和辅助通风系统的电力分离,保障独立供电,最大限度提升通风系统的故障应对能力,保障通风系统在掘进过程中有一定的通风能力余量,切实保障井下作业人员的安全[3]。
2煤矿采矿工程巷道支护应用
2.1U型钢支护技术
U型钢支护技术的应用可以有效提高抵抗高应力。煤矿采矿工程在巷道掘进过程中,有时会遇到高应力挤压情况,使得巷道变形,危险系数递增,此时,需要在巷道内按照一个伸缩性强的金属支架来扩散高应力,U型钢支护技术的应用便可以解决这一问题。但是U型钢支护技术在使用过程中存在一个缺点,在围岩变形之前,不能使用U型钢支护技术做预防。
2.2锚杆支护技术
永久支护工程中最常用的是锚杆支护技术,应用之前,工作人员需要合理计算出杆体的抗剪和抗拉力,提高锚杆的质量,使其满足煤矿开采的标准,然后结合巷道的实际状况,合理计算出锚杆间距。另外,工作人员还需要计算出巷道的大托板厚度,防止出现变形的状况,尽量减少掘进过程中出现意外事故的概率。除此之外,使用锚杆支护技术工作人员需要对整个掘进区域进行全面的监控和观察,及时发现潜在的问题,确保支护技术的安全使用。
2.3棚式支护技术
开展煤矿巷道的施工建设以及煤矿开采作业过程中,会使用到以钢筋、木材、混凝土为主要材料的城市支护方式。其材料的构成相对较简便,需要投入的成本低,使用起来的灵活程度也较高,并且具有较高的稳固性。所具备的优势较多,不足之处就是在实施过程中被动性较强[4]。
2.4临时支护技术
临时支护技术的施工成本较低、灵活性较高。开展煤矿开采作业活动期间,都没有形成对所使用的支护技术、设备设施类型以及顶板、围岩等适用性结合施工区的地质结构进行合理的总结分析。因此,在实际应用过程中,要注意木质材料的防火、防潮等问题,为了确保煤矿采矿工程的顺利实施,在应用临时支护技术时,应尽可能的减少木质材料的使用,更改其他安全性与稳定性较高的材质。
2.5锚索支护技术
巷道支护技术选择直接受到巷道周边岩层地质情况影响,不同类型的岩层其结构特性差别比较大,而且在整体应力作用类型上也有很大差异,在这种情况下很容易出现巷道岩层坍落的严重问题。在巷道支护作业中经常遇到软岩层,此类岩层支护难度比较大,因其抗形变能力比较差,而且容易在外部环境影响下出现碎裂掉落的情况。目前针对此类岩层在支护过程中主要采用锚索支护技术,通过锚索固定以及金属网防护来有效稳固岩层结构,增强其对外部力学因素的抵御能力。锚索支护技术在大跨度断面支护方面有比较好的应用效果,在冒顶区也能很好的凸显自身承载力大的特点。
2.6混凝土支护技术
混凝土支护技术主要是通过喷射混凝土的优势,制作出混凝土支撑架,该技术与锚固支护的结合使用,能够有效的提高围岩锚固效果。必须遵守以下要点:第一,对施工喷雾器和混凝土装置进行合理的布置。混凝土喷射机和装置设计的合理性能够有效的提高路面支护的效率和质量。第二,严格遵守混凝土支护技术的施工步骤,即在开挖隧道后,需要按施工方案安装临时锚杆,安装好后,再涂一层薄薄的混凝土然后安装锚杆,确保每个关键点的合理安装。此外,需要合理选择锚网喷浆方式,进一步确保金属丝网的抗压强度,为混凝土支护的实用性提供了一定的保障。
结束语
在巷道掘进过程中,为了保证掘进的安全性,支护技术的应用是不可或缺的,而不同类型的支护技术所发挥的作用效果有着明显的差异,在选择支护技术时,必须要做到具体问题具体分析,这样才能更好的发挥支护作用效果,解决支护工作中存在的困难和不足。
参考文献
[1]赵荣荣.煤矿巷道掘进支护技术存在的问题及改进措施[J].当代化工研究,2021(11):13-14.
[2]张晓东.煤矿巷道掘进支护技术存在的问题及对策[J].当代化工研究,2021(11):89-90.
[3]任文华.煤矿巷道掘进施工与支护技术探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(18):253-254.
[4]陈彦宏.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用[J].石化技术,2020,27(09):244+268.
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