基于复杂地质条件下的煤矿掘进支护与技术方式探索.pdf

基于复杂地质条件下的煤矿掘进支护与技术方式探索赵森李爽(枣矿集团 新安煤业有限公司山东 济宁)摘 要:煤矿面临复杂的生产环境为达到高效、安全的生产目标掘进支护是关键 在煤矿行业的稳步发展过程中掘进支护方式越发多样和先进 但煤矿生产环境各有不同为发挥掘进支护的作用需从开采现场的地质水文等条件着手选择恰当的掘进支护技术与设备优化操作流程 本文重点分析复杂地质条件下的煤矿掘进支护及技术方式关键词:复杂地质条件煤矿掘进支护技术方式中图分类号:.文献标识码:文章编号:()近年来我国能源战略逐步调整煤矿行业进入全新发展阶段各种现代化生产技术和机械设备被应用不仅提高了生产效率还提高了生产安全性为企业创造了经济与社会效益 掘进支护作为煤矿不可忽视的部分操作难度大、技术要求高缺乏技术管理将诱发生产事故 虽然煤矿掘进支护具有复杂性但陆续研发了多种现代化掘进支护技术未来还需持续研究构建全新的掘进支护技术体系 复杂地质条件下煤矿掘进问题.地质结构损坏严重虽然陆续出现了各种新能源但煤炭在能源领域的主体地位尚未完全改变生产生活对煤炭需求量依旧较大 为满足需求煤矿的生产规模持续扩大开采深度日渐加大开采作业中的地质结构破坏严重增大了掘进风险.煤矿前掘后修任务重煤矿在复杂的地质条件下开采时前掘后修任务重巷道破碎的发生概率较高 一些煤矿的顶、底板宽松雨水冲刷后显著软化增大了巷道支护难度 煤矿断层与构造发育开采作业对围岩扰动较大围岩破坏严重有关人员在开挖巷道时缺乏技术管控极易出现安全事故.薄煤层开采难度大煤矿在开采作业中经常遇到薄煤层为提高掘进作业安全性与有效性作业人员需选择高性能支护设备 结合煤矿的掘进支护情况支护结构主要为开放式一旦巷道顶板压力超出正常限值超出于薄煤层的承载极限将引发安全事故造成人员伤亡与经济损失 煤矿掘进支护的作用.为危险气体的排放营造安全环境煤矿生产具有高度复杂性在开采作业中如不重视废弃物的排放处理将不利于煤矿的安全、高效生产无法实现环保生产的目标 许多煤矿在开采中往往过于关注经济效益并不注重环境与生态保护虽提高了产能但导致了严重的环境问题 煤矿主要为井下作业开采技术要求较高如采用的技术落后易造成地表沉降、地下水污染等问题 因此不论从安全还是环境角度掘进支护都十分重要 另外在煤矿采掘过程中会产生大量有毒有害气体污染性较强通过掘进支护能形成相对安全的环境促进危险气体排放 各煤矿需立足自身情况不断引进全新的巷道掘进工艺尽可能以较小的掘进量促进煤炭开发无论选用何种掘进支护工艺有关人员都需遵循操作流程及规范合理配备设备与工具科学挖掘并合理支护为采煤工作创造良好条件 采煤作业人员需始终坚持分类挖掘要求合理采用掘进支护技术营造安全的作业环境减少污水、废物等的排放量在有条件的情况下采用闭路循环式水流方法促进污水排放 针对生产作业中的粉末和有毒有害气体利用掘进支护技术可增加瓦斯提取量减少废水、毒气的排放.为采煤机提供安全的工作环境采煤机是煤矿开采作业中必不可少的设备特别在技术快速发展的今天许多煤矿配备了全自动采煤机能快速打碎煤层方便采煤工作 采煤机具有自动化、智能化技术不仅能大大提高采煤速率还能精准控制切割深度 如在煤矿生产作业中无法为设备提供安全环境会增大安全事故的发生概率 随着掘进支护技术日渐发展通过综合应用多种掘进支护技术可在地下构建牢固的支护体系为机械设备提供良好的工作条件 我国各行各业都进入了全新的发展阶段现代技术为提高采煤机性能、完善采煤机功能起到了关键作用许多现代采煤机兼具排水、降温和通风等功能能克服采煤过程中的不利条件限制 通过在井下合理利用掘进支护技术可为机械提供安全的工作环境用机械取代人工作业提升效率 煤矿掘进支护技术的应用要点.合理选用机械设施煤矿掘进作业面临复杂地质环境时单纯依赖人工掘进很难克服现场不利条件的限制 在现代化发展的过程中煤矿掘进支护需借助专业的机械设备保障设备型号、规格、功能等满足要求促进掘进与支护的高效实施 市场陆续出现了多种类型的掘进支护设备这些设备各有特点有关人员在选择设备时需立足矿井条件对比同类型设备的性能与功能 在选择掘进作业时有关人员需考虑巷道掘进长度巷道长度在 以下选用常规的掘进设备即可巷道长度在 以上应配备综掘机 在选择并配置各种设备后有关人员还需合理选择掘进工艺在设备与技术的有效配合下完成开采.综掘机配套系统的有效运用煤矿掘进作业中综掘机极为重要功能虽在逐步完善但在运行过程中经常面临诸多问题 为此煤矿需提前分析设备可能出现的问题制定防护措施构建完善的设备管理制度 以转弯皮带运输流程为例若要提高皮带运输效率在掘进时应采用大角度、长距离工艺配合小角度挖掘形式加强设备管理解决设备故障 另外为减小皮带运行磨损有关人员可依据皮带机运行特点在末端位置配备自动式卸料设备提高皮带机工作的安全性.确保截齿选择的合理性挖掘支护作为煤矿的关键工作作业人员需考虑现场情况确定掘进机设备的截齿以耐磨度为前提保障截齿的合理性 如截齿耐磨度略大设备适用范围广将该设备用在巷道掘进作业时几乎无磨损问题能在长时间内保持最佳使用性能增强作业安全性、规范性与经济性 但如煤矿作业地质环境复杂或岩石硬度较大单纯配备综掘机设备很难达到最佳的掘进效果为提高作业水平有关人员还需依据现场情况合理采用爆破工艺选定爆破方法确定爆破参数.科学计算支护临界点煤矿掘进支护的难度较高仅依赖先进设备和工艺并不能达到标准专业人员在工作中还需结合诸多情况进行计算如需参考现有数据精确计算临界支护点为矿井建立完善的掘进支护体系 相关人员在计算临界点时需采用恰当的计算方式分析计算结果以结果为依托选择掘进设备发挥设备在掘进方面的优势 煤矿掘进作业面临复杂的环境条件可能面临诸多不确定因素为此相关人员需合理分析这些因素选择合适的掘进设备与工艺针对问题提前制定处理措施 另外随着掘进深度持续增大为克服复杂地质条件的限制有关人员需引入立井开拓法、斜井开拓法和平硐开拓法为开拓作业提供工艺支持 复杂地质条件下煤矿掘进支护技术的有效应用策略.后退卧底支护在煤矿掘进与开采作业中断层上移或下移是常见问题如在开采作业中不重视处理这一问题将导致重大事故 面对这一问题有关人员可引入后退卧底支护法控制断层的上下移动维持正常的开采作业 如采煤过程中巷道断层的落差在.以内顶板强度达到了安全标准施工人员应利用锚网索支护方式加固巷道周边围岩确保支护体系的结构安全 现场支护围岩时掘进机应后退 左右如掘进的施工坡面低于土坡坡度卧底一般为不超 的载坡 在作业现场合理采用后退卧底支护能提高巷道高度、强度如煤矿掘进方向上有煤层下移现象可利用后退卧底支护技术来处理施工作业需将卧底推送到断层位置使顶端达到断层上面的煤层最后利用锚杆支护施工 因此后退卧底支护技术优势明显不仅能减小掘进对巷道顶端围岩的干扰还能提高围岩结构的稳固性 但后退卧底支护的操作复杂工作量大如在煤矿作业中采用这一支护技术一般与锚网索支护联合应用以增强技术应用效果.锚杆支护在煤矿的掘进支护中锚杆支护的应用范围广且效果理想即使煤矿作业现场的环境恶劣也可选择锚杆支护方法 很多煤矿的开采深度逐步增大经常遇到大落差断层一旦遇到层面破碎将导致断层安全事故表现为断裂、塌陷等事故 面对这一问题施工人员需合理采用锚杆支护技术使用人员不仅需合理设置锚杆参数还需加强锚杆支护施工的流程管理保障不同流程高度衔接发挥锚杆支护作用 某煤矿的锚杆支护参数见表 表 某煤矿锚杆支护参数类型长度/排距/每排锚杆根数锚固力/杆径/锚固剂参数顶锚杆.和 树脂药卷各一个帮锚杆.(树脂药卷一个.直接破顶支护一些煤矿的现场环境复杂利用直接破顶支护技术的效果良好现场作业人员需结合情况配备专业化掘进设备直接冲击断层顶端破除煤矿掘进、开采作业中不稳定的部分增强顶板围岩的稳固性与安全性与此同时施工作业现场需科学引入锚网索支护技术增强加固效果 如矿井顶板的岩石硬度在 以内脆弱的岩石可能有破碎现象直接破顶支护技术并不适用 如掘进施工面的坡度过大直接破顶支护能达到预期支护目标.顶煤放炮或起坡卧底支护一些煤矿的掘进作业中常见断层随着掘进作业高效实施断层往往会发生或大或小的上移现象难以维持正常的采煤工作 考虑这一问题为提高掘进作业的安全性煤矿可立足自身情况合理引入顶煤放炮或起坡卧底支护方式施工作业中关注以下方面:如巷道断层被揭露.选择不超 角的卧底实施作业如断层落差达 以上采用点小炮方法 每个煤矿都有特殊情况施工作业中相关人员需深入矿区展开调查选择科学且合适的支护工艺 如巷道暴露的高度较大不具备保留下盘煤矿与断层的条件施工人员需首先处理揭露的断层随后引入锚索支护工艺构建更完善的支护体系增强断层结构稳定性与安全性如断层高度为 施工人员需合理配备掘进机设备完成采煤任务保障采掘作业中顶煤开采高度的最大化与此同时施工人员需引入台阶法完成处理不得采用顶煤放炮、起坡卧底技术 采用锚网支护工艺加固巷道上端再通过后退卧底支护加固巷道下端.临支加 钢法临支加 钢法在一些煤矿的掘进支护中应用考虑了煤矿作业中的特殊安全风险能提高作业的安全性 在断层区域内掘进难度大如落差较大坍塌等事故的发生概率较高一旦发生事故会造成严重的人员伤亡与较大的经济损失 此时临支加 钢法相对有效 作业之前准备一个 型钢制架子固定巷道将此钢制的架子与锚杆支护、超前支护同步使用并保障锚杆有一定倾斜度 这一操作的技术要求较高必须确保全部操作由专业人员负责.开门转运技术在煤矿掘进支护中面临复杂地质条件时开门转为技术相对有效 从行业长远发展角度来看只有不断改进和提升掘进机性能才能克服不利地质条件的限制促进掘进与支护的高效、安全实施 但在提升掘进机性能时需引入开门转运技术如通过自动开门方式保障掘进机性能降低工作难度 如煤矿掘进作业中合理配备掘进机掘进机承载的运输重量高达 施工作业中应预先爆破一段空间不采用原先的穿凿放大工艺通过直接爆破可创造较大的空间保障掘进机的稳定运行 结束语掘进支护是煤矿生产关键工作在煤矿行业稳步发展的过程中对掘进支护提出了全新要求各煤矿在生产作业中需重视掘进支护并立足自身情况优化和创新参考文献:李子彦.复杂地质条件下煤矿掘进支护技术的应用.山西化工():.木拉地里卡米江.煤矿开采过程中掘进支护技术的应用分析.工程技术研究():.马占良.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用研究.现代工程科技():.陈利东.煤矿掘进支护中存在问题及应对措施.中国石油和化工标准与质量():.杨志旺.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术的应用分析.机械管理开发():.作者简介:赵森()男 山东枣庄人 本科 助理工程师 研究方向:采煤 李爽()男 山东滕州人本科 工程师 研究方向:煤矿掘进