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复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术及其运用研究

王建国 时萌萌
  
安家(建筑与工程)
2021年42期
兖矿能源集团股份有限公司 山东省邹城市鲍店煤矿 273500

摘要:煤矿资源是我国重要的资源,随着社会的进步,对煤矿的需求量也不断增加,煤矿开采的困难程度逐渐提高。在这样的情况下,有必要更加重视开采的安全。鉴于利用钻探保护技术可以使开采过程更加安全稳定,本文对钻探保护技术和使用进行了分析和参考。

关键词:煤矿采煤;复杂地质条件;掘进支护技术;应用

如今,煤矿开采难度的增加以及地质环境的复杂,使得开采过程的安全更加重要,使用有效的掘进技术才能够增加开采的安全性,才能够保障顺利地开展煤矿开采的工作,使煤矿的采煤难度得以降低,推动社会经济长远的发展。

一、掘进支护技术介绍

在进行煤矿开采时,使用钻探保护技术主要是强化开采过程的安全性,技术使用的有效性也会影响煤矿开采的正常进行。在复杂的地质环境下进行煤矿开采时,使用钻探保护技术主要有复合保护、围岩支护和加固。周围岩石的保护通常利用金属支架支持岩石层的变形,减少岩石层的承受力,使矿井更加安全。周围岩石的加固主要是在掘进巷道时钻探周围岩石,用锚杆进行加固支护,是一种主动的保护形式,而且工作简便,投入成本低,经常用于掘进矿井。复合保护主要通过不同多种保护技术的结合,可以使用相应的复合材料,这可以发挥多种技术中的优势,在复杂的地质条件下进行煤矿的掘进保护时也比较好地应用。

二、复杂地质下煤矿开采的困难

地质条件由于常年不断演变,环境变得越来越复杂,在进行煤矿开采时,很多煤矿层都处于山区,矿区的水文条件以及地质条件等都比较复杂,开采中有很多不稳定因素存在,而且煤层基本上处于深部,这些因素都使煤矿的采掘存在较大的困难。

(1)地质结构变化。煤矿地质条件的复杂就决定了在开采煤矿时,深浅不同层次的岩层条件不同,这样开采的难度就增加。而且由于对矿层进行开采时会改变原本的地质结构,围岩的外力承受增加,开采过程中存在很多不安全性,使采掘工作更加困难。

(2)巷道掘进。地质结构复杂的矿区,在进行开采时,矿井上下的土质都较为松散,而且煤层也较软,这样在掘进巷道工作进行时巷道的固定性较差,形状难以保持,容易发生变形,这种情况下就使安全性问题受到较大的威胁。巷道的底部以及上部都会容易产生收缩,掘进支护工作很难进行。

(3)半煤岩巷的施工。半煤巷矿区部分的地质条件更复杂,很多断层等构造会出现在该矿区周围,由于断层的出现,巷道的掘进梯度较大,矿井深处很多薄煤层的煤炭量很大,在进行开采时可以对巷道进行掘进和保护,利用半煤岩巷。但是,在这个过程中,对保护技术和相应设备的要求很高,难以有效保证巷道周边的安全,煤矿的开采也有一定的困难。

(4)技术、管理的问题。在采煤的掘进和支护技术方面,我国与世界发达国家还存在一定的差距。国外大多采用先进的机械化模式进行煤矿的开采,而我国一直是较传统的开采模式,在技术和管理方面都达不到世界先进水平。

(5)设备的落后增强了开采矿区的难度。在科技设备方面,我国一直没达到世界的先进水平。在半煤岩巷掘进的时候,如果出现硬度系数>5的岩石层及岩石,设备的各部分会发生较大的磨损,导致巷道采掘支护技术设备遭到破坏,这样,整个矿井工作的进程就会受到严重的阻碍。

3、复杂地质中煤矿采煤掘进支护技术及使用

(1)炮掘设备和综掘设备使用的合理选择。煤矿掘进工作的进行需要用到相应的开采设备,一般来说,普掘设备和综掘设备的使用选择与巷道的长度、岩性有直接的关系,实际应用时要结合具体情况进行合理的选择,使炮掘设备和综掘设备的使用率得到有效的提高。如果巷道的长度小于300米,围岩硬度大,可以选择炮掘工艺;如果巷道长度要超过300米,就选择综掘工艺,这样在进行掘进支护时,施工的工艺也更加合理。因此,在复杂地质下,煤矿掘进支护需要合理的选择掘进机,使煤矿开采的效率得到提高。

(2)综掘机型号的合理使用。综掘机的使用可以有效地节省掘进机的准备时间,设备的优势可以提高煤矿开采的工作效率,在实际应用过程中,对其型号进行合理的选择这样可以更好地保证煤矿掘进工作的良好进展。要合理选择型号,综合各种影响因素,包括综掘机的结构特征是否符合空间要求、是否适用于巷道的剖面、矿区煤炭层的强度是否能承受、型号设备的使用功率是否稳定等根据工作区域的实际情况,综合这些影响因素,合理选择具体型号。在一定程度上减少了支援煤矿掘进工作的困难。

(3)截齿的合理使用。这一过程主要考虑到截齿的耐磨性,当强度增加时,煤矿开采掘进的效率就会提高,同时对岩石进行截割也会减少磨损的产生。不过在掘进的过程中,如果岩石的硬度超过截齿,就不能使用设备进行切割,需要用爆破的方式进行,对设备的不必要损伤能够减小。

(4)临时支护技术的使用。使用综掘机时,设备本身的油压系统的应用非常重要,其安全稳定性对掘进工作的进行有很大的影响。在这个过程中需要注意的是,掘进工作必须结合矿区的实际情况进行。利用综掘机的油压锁进行临时保护,在临时支护时对顶板进行形成支撑力,强化安全稳定性,确保煤矿掘进的顺利进行。

(5)开门拐弯技术的使用。对掘进机的使用进行完善,能够使掘进支护技术的使用得到有效的解决,开门拐弯技术的使用可以减小掘进工作存在的困难,最大化减少爆破的使用。例如,在复杂地质下进行煤矿掘进,在对着开门方向使用掘进机时,两者之间的距离大概在100米,掘进机的运输量为40吨,这样的情况下可以通过局部爆破的方式,使掘进机的使用更加顺利。

(6)锚网支护技术使用。①直接破顶法。煤矿断层状况复杂,在一些土质软区域进行煤矿开采掘进时,存在很多不稳定因素,危险性高,在这种情况下可以使用锚网支护中的直接破顶方法进行掘进。直接破顶法主要是直接利用掘进机将断层顶部的软土层清除,露出相对坚固的岩层顶板,利用锚网锁定来保护。但是,在这个过程中,如果岩石顶板的高度差小于2且硬度系数小于5,则必须注意这样的岩石顶板容易破裂,不能用这样的方法保护。直接破顶法的使用也可以在巷道的坡度大的情况下进行,这个应用可以减少煤矿的掘进工作的困难。②退后卧底法。如果矿区的岩石比较完整和坚固,则可以使用主要注意断层顶部的最低位置保持在安全距离内的退后卧底法。退后卧底法的使用有效地保证了断层区域的完整性,在进行掘进作业时更加安全稳定。但是,使用这种方法需要员工保持良好的状态,克服高强度和艰苦的环境。③锚架联合支护。矿区的断层落差大,煤矿的煤炭量很大的情况下,可以使用锚杆支护加架棚支护方法,这种方法主要是通过架设工字钢棚加强巷道支护强度,这种技术结合了锚网支护。在使用该方法的情况下,为了更有效,必须棚腿的倾斜度固定,保证暂时的保护的安全稳定性。

四、结语

总而言之,复杂地质条件下进行煤矿开采,其安全性的保障非常重要,而掘进支护技术的使用就是能够有效保障开采安全的方式,随着开采机械化程度的提高,要不断地加强掘进支护工作的有效性,提高煤矿生产的安全性。

参考文献

[1]王衍学.煤矿掘进支护技术应用分析——复杂地质条件下[J].能源与节能,2014(12).

[2]康园胜.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2016(17):33-34.

[3]王元华.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术及其运用[J].企业技术开发,2015(15):28-29.

[4]康园胜.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2016(17):33-34.

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