煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用

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王宁

山东联创矿业设计有限公司山东省济南市250000

摘要

随着开采技术的发展,煤矿开采速度得到了显著提升,特别是煤矿智能化开采技术得到了应用。煤矿巷道掘进机具有运输装备齐全及采煤工作安全性高的优点,可以提升采煤挖掘效率及加快采煤进度。煤矿开采掘进工程任务量大,且开采风险较大,需要专业人士制定完善详尽的掘进方案,确保煤矿开采工程顺利进行。因此,本文分析了煤炭采矿工程巷道掘进以及支护技术,介绍了影响煤矿掘进机以及支护技术施工的要素,并进一步探析了该设备与支护技术的实际应用。


关键词

煤炭采矿工程;巷道掘进;支护技术;应用

正文


引言

从当前我国煤矿开采情况来看,开采的深度在不断增加,随着开采深度的增加,首要带来的难题就是巷道支护难度的提升,如何保证深部巷道支护稳定性是当前煤矿需要重点考虑的问题。特别是传统单一的锚网支护、锚梁网支护等方式,已经不能满足深部巷道支护实践要求,需要充分适应深部巷道特点,“一巷一策”全面提升支护方案的适应性,才能满足巷道支护需要。因此,对巷道掘进支护存在的问题及支护措施进行分析有着较为重要的意义。

1采矿工程巷道掘进和支护技术的重要性

应用掘进和支护技术的目的是确保煤矿生产的安全稳定。对于采矿工程来说,煤矿巷道掘进和支护技术的作用是其他技术手段无法替代的,它可以为煤矿采煤工作创造稳定安全的环境,实现高效生产。为确保作业人员的安全,可通过先进的技术和设备来满足巷道掘进的支护需求,创造安全稳定的施工空间。在

实际开采中,巷道掘进具有一定的危险性,需要注重支护工作的细节,严格按照相关要求施工,从而大幅度降低安全事故的发生概率。运用巷道掘进和支护技术可以进一步增强巷道围岩的稳定性,使巷道不发生坍塌事故,防止发生人员伤亡事故。煤矿中可能存在软岩,一旦距离煤矿巷道较近,那么巷道极有可能受到影响,支护技术的运用提高了巷道稳定性。采矿工程中,巷道掘进和支护工作是必不可少的环节,掘进和支护技术作为一种重要的技术手段,为煤矿安全开采提供了重要的基础保障,能够确保施工人员的生命安全和煤矿企业的财产安全。

2煤矿开采工程巷道掘进及支护技术施工现状

2.1煤炭巷道掘进工程与支护技术施工特点

煤炭巷道掘进工程与支护技术施工采取的是机械化施工手段,在降低人工施工难度的同时提高了支护技术,与原有的支护技术相比,锚杆支护手段更具有优势,不但能提高煤矿巷道掘进速度及支护效果,还能在确保支护质量的同时降低施工成本。此外,该项技术采用的是高科技手段,强化了锚杆支护技术的利用率,也提升了锚杆支护施工作业的工作效率。

2.2煤炭开采巷道掘进工程与支护技术发展现状

目前,煤矿巷道的掘进技术包括机械掘进、锚杆掘进、隧道式掘进等多项技术。上述3种技术均有优势和劣势,其适用的领域也是不同的。机械倔进在广泛使用中应使挖掘顺利进行,要求将某些装置合并,其优点是效率高、速度快,但其使用费用很高,其技术特性与机器设备的品质、使用特性有关。在此过程中,当机器出现问题后,该技术不会被有效运用。掘锚式法以悬臂掘进机为基础,采用全管道法施工费用低廉,但其使用进展很慢。通常情况下,已有许多隧道开挖的方法和辅助技术,但各种技术的优缺点也不尽相同。

3煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用

3.1提升智能化水平

在对煤矿巷道进行临时支护时,需要采用大量的支护设施,例如单体液压支柱和梁等。这些支护设施的安装通常需要手工完成,不但作业速度慢,而且劳动量大(涉及支护设施的搬运),消耗了大量的时间。为了提升临时支护的效率,必须对煤矿临时支护进行机械化作业。鉴于井下情况比较复杂,应该采用智能机器人。智能机器人的运用,一方面可以加快支护设施的搬运速度,另一方面可以加快支护设施的安装速度。煤矿智能化开采技术已经成为当前发展的热门技术,在未来煤矿开采必将更加智能。为此,应该持续提升煤矿开采的智能化水平。煤矿智能化的实现不仅要依靠智能化芯片,还要依靠一些先进的智能化算法。考虑到煤矿井下特殊的环境,应该提升芯片的抗干扰能力。

3.2具体返修方案设计

第一,对巷道围岩进行锚网索施工。本次通过对围岩进行松动圈测试,配合进行钻孔窥探,得到了围岩在1.5m的范围内产生了较为严重的破碎。特别是本次发现在巷道深部围岩出现了分区破坏的现场。在本次返修时,为了将锚索、锚杆的作用发挥出来,本次锚杆选择使用φ22mm×2.4m的锚杆,对于巷道两帮,设计采用φ17.8mm×4.2m的锚索,对于顶板,设计采用φ17.8mm×8m的锚索。锚杆布置的间排距均未800mm,预应力设计为75kN。在锚索布置时,在巷道的顶板、两帮一共设置5根锚索,其中,在顶板的位置,锚索进行对称布置,间距设计为2m,排距设计为1.6m。在两帮的位置,对称各布置1根锚索,设置在距离巷道底板1.3m的位置。第二,在对巷道进行注浆施工时,一般之后锚杆施工45m左右的位置进行底板注浆,本次在底板设置注浆孔3个,长度设计为3.5m,间距设计为1.8m,排距设计为3.2m。本次注浆设计采用φ42mm的无缝钢管。注浆原料采用水泥、水及添加剂。同时,为了最大限度的提升注浆效果。本次在设置底板注浆孔时,设计采用与垂直方向外偏15°的方式,对于注浆压力控制在5MPa左右。第三,对U型钢支架进行施工,本次设计可以有效压缩的量为350mm,选择使用U29型钢,通过四节相互搭接的方式,形成闭环的支护结构。支架与支架之间的距离设计为0.8m。同时,为了提升支架支护的稳定性,支架设计采用扁钢进行连接。

3.3建设完善的煤矿巷道掘进监控机制

为了确保煤矿工作人员在开展煤矿巷道掘进施工时的人身安全以及提高煤矿开采效率,煤矿工程项目负责人需要使用监控设备实时监控巷道的施工情况。在煤矿开采施工过程中,要随时监测矿洞的施工情况及巷道的环境变化,确保施工条件能够满足开采要求,也要依据实际巷道掘进情况及时调整施工计划,提前做好施工事故预防工作。此外,煤矿开发负责人可以采用专业的仪器检测煤层的实际厚度以及可以开采的深度,通过分析专业数据制定煤矿开采方案,建设完善的煤矿巷道掘进监控机制,引进专业设备实时监控煤层的开采情况以及周遭环境的变化,如实记录数据,做好相应措施随时预防突发事故,利用监控设备提高整个煤矿巷道掘进作业的安全性。

3.4提升管理水平

巷道掘进效率与掘进面作业人员的数量存在很大的关系。为了提升掘进效率,必须提升管理水平,进而提高井下人员的作业效率。具体可从以下两方面做起:一方面,根据现场实际情况调整人员的任务分配量。在调整时,需要根据前一天的作业情况进行。另一方面,优化工序的衔接。在安排工序时,要尽量避免工序在时间和空间上重叠,也就是说,要尽量将工序之间的相互影响降到最低。此外,还要控制施工的质量。当施工质量不达标时,很容易出现返工,甚至出现掘进安全事故,这对掘进效率会产生较大的影响。在施工完成后,要定期检查支护的质量。一旦发现巷道变形严重,要采取相应的补救措施,并对后续的支护进行优化。

结束语

综上分析,全面做好巷道围岩稳定性控制是当前煤矿需要重点考虑的问题。因此,煤矿要高度重视深井情况下,巷道围岩稳定性控制,切实采取针对性的措施,全面加大支护方案的优化提升力度,更好保证巷道整体稳定性。特别是对巷道传统的支护方案,要注重做好优化,尽量选择使用复合型支护方案,从而更好确保巷道稳定。

参考文献

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