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煤矿掘进支护问题和对策分析
放大字体  缩小字体 发布日期:2015-04-03  来源:煤矿现代化  作者:高冬,张昭喜  浏览次数:853
摘要
   煤矿开采工属于高危行业,随着巷道挖掘的深入,巷道内部越发危险,掘进支护能够提高巷 道的稳定与畅通,对煤矿运输和安全生产发挥了重要作用。本文分析了煤矿掘进支护技术,提出作业 时常见的问题和相关解决措施,并进行了应用探讨。

在井下煤需要运输时从地上挖掘出的巷道能够给予畅通的运输轨道,掘进支护在巷道成型后能够 给予巷道支撑保护的作用。由于井下地质的不同,巷道挖掘时经常会出现巷道变性、岩石膨胀等现象,对巷道造成一定的破坏,使支护难度增加。因此,对于煤矿掘金支护技术的提升,是保障我国煤矿开采工作高效运行的重要工作。

1复杂的地质环境为支护工作带来问题

由于近几年煤矿开采力度的不断加深,使得地质环境结构恶劣,导致掘进支护工程进人瓶颈,矿难的发生率增高,为社会带来负担。可以说,复杂的地质环境是掘进支护工作出现问题的根本。下面以某个典型的深部矿井、高应力的软岩矿区为例来进行具体说明。此矿区拥有上百年历史,断层多、矿井地压大、煤层内地质赋存条件不稳定。此外,该矿区还同时具有复杂的水文地质条件,所以在掘进支护工程中会出现许多问题。首先,由于矿井开采深度不断推进,矿区煤 层的顶板岩性也相应发生变化,起拱围岩的应力有明显升高趋势;其次,矿井顶底板、煤层松软,容易损坏,在进掘进很难成形;第三,随着地质条件构造增多,巷道的断层也多,大坡度巷道也随之增多;第四,矿区现 有的煤矿掘进设备的破岩能力差,在遇到硬度系数超过5的岩石时,矿井截割速度会变慢,对设备造成磨损。这些问题的出现,为煤矿掘进支护工作带来了一定程度的困扰,是工程出现问题的根本。

2煤矿掘进支护的问题分析

2.1巷道的数量及不稳定性影响掘进支护工程
煤矿产业的发展,使采煤工作已经逐渐科技化和技术化,但对于井下煤运输技术还需要进一步提升。传统的井下煤运输是挖掘岩巷道,岩巷道的稳定性不强,并且工程量大,不仅不能减少工程工期,还会增加建井周期。另外,为保证井下煤的运输的效率,需要同时建立多条巷道,因此加大了支护施工的工程量。在此方面,提高巷道的安全性和掘进速度,并且需要合理的进行资源整合。

2.2巷道的断面和形状巷道内呈拱形,拱形的巷道难以运输大量煤炭。随着人们对煤矿开采需求的不断增加,运输效率影响了煤炭生产。并且巷道中的断面较小,大型的采煤设备无法进人,影响采煤的工作效率。

2.3回采巷道数量少

传统巷道的设置通常属单项,单项的巷道对于矿井内的通风、运输等都有所影响,通风效果受到限制,会威胁到井下工作人员的生命。因此,需要增加回采巷道数量,并且对其进行科学的设计,以满足井下的通风和运输量的要求。

2.4巷道适应性低

巷道的适应性低表现在巷道在掘进过程中没有形成由浅到深的过渡,由于在掘进巷道时,是属于由简单到复杂的地质条件,所以过渡性不强的巷道导致了无法与周围环境相适应。

3煤矿掘进支护的对策分析

3.1巷道支护的改善方式

在巷道施工过程中,需要确立巷道的性质,从传统的岩巷转变到煤巷,能够提高巷道掘进速度、缩短建井周期。由于传统的支护前探梁没有支架支撑,稳定性较差。因此,在改善过程中需要对前探梁进行加 固,在前探梁支架上增加吊环,将吊环强度提高,稳固前探梁的稳定性,并应用若干木契对前探梁加固。

由传统的拱形断面改变成矩形断面,这样能巩固提高掘进的速度和空间利用率。另外,传统的巷道断面较小,扩大断面后能够满足更高的开采强度,并且大型采煤器械也能够顺利进入。

上文中提到,巷道的数量多数为单项布置,对于通风和运输均有所影响。因此需要将单向布置的巷道转为多项布置,不仅能够保障地下井矿的通风,还增加了运输轨道。

    3.2巷道的掘进支护

3.2.1 临时支护

巷道在掘进过程中需要通过爆破来打通前方空顶,对巷道的前探梁支护进行临时支护。临时支护所用材料为:无缝钢管4m长X 8mm直径x3根+6个螺母吊环+若干背木板,以此来保证前探梁和巷道定之间无缝隙。

3.2.2永久支护

顶板支护所用材料为:螺纹锚杆+金属网+m钢带+锚索梁。高强螺纹锚杆使用一卷快速树脂锚固剂和一卷慢速低稠树脂锚固剂进行固定。支护材料处锚网带支护以外,还可以采用锚索梁支护,两种方法均可以达到支护固定标准。巷道断面中的顶板岩石长度为3600mm,高度为2600mm,如图1所示。


4煤矿掘进支护的应用

4.1吊环式前探梁应用

使用吊环式前探梁支架作为巷道的临时支护, 采用规格为11号矿用钢,将其制作成双“T”型,长度规定为4m,并使用吊环固定。巷道中间使用一根前探梁,距离两侧大约1m距离,三根前探梁的固定点应多于3处,在前探梁的上方放置构木、木契等,吊环的强度要与前探梁的强度相同,形成一个临时支护。在临时支护的保护下,吊环和前探梁向前探入,在前探梁进入前需要清理巷道内的活石。准备工作完成后,可以建立临时支护。在前探梁的迎头10m的范围内使用拟打钢带加固,拟打钢带的位置在底板上方1m处。在施工过程中如果拟打钢带连接不畅,需使用利器工具清理障碍物,如图2所示。

4.2单体液压支柱顶梁支护应用


在巷道支护工程施工时,需要加入铰接梁,位置在巷道上方1m左右。铰接梁由液压支柱制造,当安装铰接梁后需要对铰接梁进行固定。铰接梁的固定能够给予巷道有力支撑,并且能够保护井下作业的安全环境。

4.3混凝土永久支护应用

巷道掘进支护工程的实施过程中,也难免会出现危险事故。因此,在施工过程中,需要加入混凝土对支护进行固定。混凝土喷射时需要特别注意巷道内金属网的清洁,不应存有杂砂碎石。

5结论

采矿过程中需要开设巷道,以保证井下煤的运输和井下作业的通风。但是由于煤矿企业中更注重煤矿的开采,往往会忽视巷道工程,对于巷道的掘进,需要实施支护工程,对掘进支护进行加固,保障巷道的通畅,增加煤矿开采效益。

 
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