大断面巷道支护技术在采煤工程中的应用.pdf

2023 年 8 月2023 年第 8 期在科技的推动下，中国的煤矿采掘技术越来越符合煤矿企业的需求，而煤矿的采煤断面积也在不断增大。与此同时，煤矿开采正在大步前进，这就意味着煤矿内巷道围岩受各种因素的影响具有多样性和复杂性。巷道断面积的扩大及围岩结构的复杂化，使得对巷道支护技术水平有了更高的要求，只有在支护技术满足需求的情况下，才能确保煤矿生产的安全性。因此，相关研究人员需要对巷道支护进行深入探究与分析，结合煤矿的实际情况，不断改进和优化煤矿内的大断面巷道支护技术，这样不仅可以降低煤矿安全事故的发生率，还可以促使煤矿实现可持续发展。1煤矿井下大断面巷道支护概述为了进一步满足各行各业对煤炭资源的需求，煤矿企业逐渐加大了开采深度，这就使得煤炭开采的地质环境变得更加复杂多样，尤其是煤层、围岩及巷壁等，因此，煤矿企业需要不断改进采掘巷道支护技术。在煤矿实际采掘过程中，大断面巷道支护技术主要是针对硬度和厚度较小的岩层及煤层采用的支护技术，能够达到很好的支护效果，不但可以提高煤矿巷壁的承受力，而且可以使煤矿采煤掘进作业的安全性得到有效的提升，同时采煤掘进作业的顺利开展也得到了保障1。2大断面巷道支护技术的作用和特点2.1大断面巷道支护技术的作用随着煤炭掘进的渐渐深入，巷道深入开采后承受的压力比地表开采时承受的压力更大，造成了深井巷道受到岩土层和地质条件的不良影响，还会出现巷道内顶部的不稳定，严重时也会导致顶部坍塌与脱落事故的发生。由此可见，大断面巷道支护技术在煤矿井内开采中起到了至关重要的作用，不仅增强了深井内巷道的稳定性，还加大了巷壁的承受力，同时井下工作人员的人身安全也得到了保证2。图 1 为大断面巷道支护断面示意图。2.2大断面巷道支护技术的特点大断面巷道支护技术在煤矿深井内得到广泛应用，有着独特的优点，具体包括以下几个方面。1)安全性高。大断面巷道支护技术最重要的就是可以保障深井内工作人员的人身安全，防止事故发生。在采煤时利用大断面巷道支护技术可以提高作业的稳收稿日期：2022-12-06作者简介：谢超袁 1989 年生袁 男袁 山西五台人袁 主要从事煤矿开采方面的工作遥大断面巷道支护技术在采煤工程中的应用谢超（西山煤电西铭矿地质科打钻队，山西 太原 030052）摘要：煤炭开采支护技术是煤矿企业重点关注对象之一袁 不仅影响着煤矿采掘的安全性尧 稳定性和可靠性袁 还决定着煤炭的生产效率和质量遥 在实际采煤过程中袁 大断面巷道支护技术是相关人员研究的重点和难点遥 因此袁 有效应用煤矿大断面巷道支护技术对采煤工程具有十分重要的意义遥 主要介绍了大断面巷道支护技术的作用尧 特点和影响大断面巷道支护技术的主要因素袁 需要采取一系列措施对该技术进行改进和优化遥关键词：采煤曰 大断面巷道曰 支护技术曰 采煤技术曰 采煤设备中图分类号：TD353文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2023)08-0177-03Application of Large-section Roadway Support Technology inCoal Mining EngineeringXIE Chao(Drilling Team of Geology Department,Ximing Coal Mine,Xishan Coal Electricity Group,Taiyuan 030052,Shanxi,China)Abstract:Coal mining support technology is one of the key targets of coal mining enterprises,which not only affects the safety,stability and reliability of coal mining,but also determines the production efficiency and quality of coal.In the actual coal miningprocess,large-section roadway support technology is the focus and difficulty of the relevant personnel.Therefore,the effectiveapplication of large-section roadway support technology in coal mining engineering has a very important significance.The function,characteristics and main factors affecting the large-section roadway support technology were mainly introduced.It is needed totake a series of measures to improve and optimize the technology.Key words:coal mining;large section roadway;support technology;coal mining technology;coal mining equipment（总第 215 期）实践运用1772023 年第 8 期2023 年 8 月定性，也有利于提升深井内巷壁的承受力，以此来保证开采中工作人员的安全3。单位：mm图 1大断面巷道支护断面示意图2)安装简单、易操作。在煤矿开采中用到的相关机械设备的安装都比较简单，而且安装好之后工作人员操作起来也很容易上手，不会延误施工时间，更不会给工作人员带来学习压力。3)成本低。大断面巷道支护技术相比于其他的支护技术，在煤矿开采中所用到的高强度支护设备都更为简单，而且支护的成本也更低，因此在煤矿生产中带来的经济效益也有所提升。4)适应能力强。煤矿采煤过程中高强度支护技术不但应用广泛，而且在任何复杂的条件下都可以顺利应用，不会受到外界的干扰4。3大断面巷道支护技术影响因素分析当前，煤炭需求量越来越大，煤炭的开采深度随之加大，煤矿深井巷道内的工作量也随之增加。所以煤矿开采中实现大断面巷道支护技术的有效运用，可以在一定的程度上提高煤炭开采的效率，以此来满足生产和生活对煤炭的需求。但是在大断面巷道支护技术的应用中，会有诸多因素造成不同方面的影响。如果可以针对这些不同的因素进行深入分析和研究，可以在不同方面推动大断面巷道支护技术的广泛应用。3.1采煤技术大断面巷道采煤过程中，采煤技术的应用起着一定的推动作用，但同时对大断面巷道支护技术有了些许限制。例如：深井内有些巷道的顶板不够坚硬，因此便要重视采煤方式的选择，避免大断面巷道出现变形的情况，同时还要减少问题的出现，提高煤矿企业的经济利益。而在煤矿掘进的过程中，可适当利用一些技术设备，以此来降低采煤人员的工作强度，例如可以利用液压支架前探梁。除此之外，针对大断面巷道采煤工作，应用了锚杆支护技术对巷道的顶板进行保护和支撑。但锚杆支护技术（见图 2）则是以锚杆为主，将锚杆与巷壁岩层进行组合形成梁或有效的支护体，结合实际作业中的情况对相关技术进行创新和改进，从而增强支护作用，保障煤矿深井内作业人员的安全5。图 2锚杆支护技术示意图3.2采煤设备在深井内的大断面巷道采煤中，一旦某个环节所用到的设备陈旧，不能及时有效地作业，便会降低采煤效率，从而影响大断面巷道采煤技术的应用效果，也极大程度减弱了煤矿的生产力。3.3支护操作不当随着煤矿开采深度的不断增加，深井内的巷壁所承受的压力也逐渐增大，所以在大断面巷道采煤工作中，选择正确的巷道支护技术是非常重要的。巷道支护技术的实际应用中还离不开锚杆和锚索等配件，而锚杆和锚索的配合对支护起到了至关重要的作用。假如锚杆和锚索的安装不正确，会导致错位，而且还会使后续施工中发生跑钻现象，同时也会妨碍大断面巷道采煤工作的顺利进行。正因为如此，在实际施工过程中需在巷道环境勘测后正确选择支护技术，施工中还要反复确认锚杆和锚索的安装位置是否正确，以有效提升煤矿大断面巷道采煤效率6。4大断面巷道支护技术优化措施煤矿中开采掘进的质量对工作效率有着直接的影响，所以应当增强巷道的支护水平，这样可保证围岩结构的稳定性。同时在优化支护技术时，应在确保质量的前提下减少生产成本的投入，从而避免因围岩变形脱落而引发事故。大断面巷道支护技术的优化可从以下方面开展。1)围岩松散。因为支护的对象是一些破裂的围岩，围岩的稳固性比较差，所以这类围岩要得到足够的支护。2)地质结构影响。在深井内同一条巷道中，由于20毅20毅2 4001 0001 000 1 000 1 000 1 0003003004 600钢筋网1782023 年 8 月2023 年第 8 期围岩的结构不同，受力也有非常大的差别，在多种围岩结构下应采取相对应的支护措施。3)易致围岩变形。在深井开采过程中，大的掘进力度是造成围岩变形的重要原因，当掘进力度越来越大时，围岩的变形也越来越明显，加快了围岩变形的速度。4)易操作。在深井巷道中施工项目较多，所以在支护时所选择的结构要简单易操作，还要降低成本投入。但是在使用传统的锚杆支护时，一般是利用悬吊的方法为顶板的完整性提供保障，但该方法无法满足每个支护体的需求。所以只有利用锚杆、锚索共同支护，才能更方便地控制顶板，通过锚索对顶板加以固定，再用锚杆进行包裹密封，以此优化支护的效果，同时还可以增大岩层强度，减少岩层破坏。5大断面巷道支护技术应用建议通过对巷道支护方案不断进行创新和调整，才能使支护作用有效发挥。由于锚杆支护会利用托盘为顶板提供支撑，能减少对岩层的破坏，再用锚索进行捆绑，合二为一，使得围岩的稳定性得到保障，对围岩的塑性破坏进行控制。除此之外，还应定时对锚杆和锚索的质量进行检查，保证锚杆和锚索满足对围岩的支护条件，并且其预紧力必须大于 100 kN，一旦预紧力不达标，便及时调整，应用这种方法使支护达到更好的效果。因此，在优化支护的过程中，应当考虑以上内容，并及时了解支护方案的优化内容。5.1采用机械化作业线煤矿开采中使用机械化采煤作业线是为了进行更高效的开采。机械化作业是采用一些新型的机械设备来采掘，而新引进的机械设备重点是对松软或半煤矿区域进行开采、掘进、运输等一系列作业。由于煤矿井下有易燃易爆气体和粉尘，采用的运输机械设备必须是防爆型的，以防事故发生。还可以利用液压传动类无轨方式运输，不但操作简单，而且运输速度也很快，还能循环利用，减轻作业人员的工作负担，提高工作效率。同时在不同煤矿地形下都可以运输，以及一些坡度过高的地势都可以顺利通过。如果在运输中遇到障碍物，也能及时刹车，具有良好的稳定性。除此之外，运输车是由钢铁焊接而成的，有超强的稳定性，还能装载多种多样的资源，而且装卸过程也变得更简单高效。采用类似的运输设备不但能加快运输速度，而且能提高工作效率，减少成本的投入。广泛应用此类机械设备既加速了煤炭的开采，又保护了工作人员的安全，还帮助工作人员解决了运输难的问题7。5.2优化巷道支护参数相关研究表明，为了加强对周围岩壁的保护，可以采用高强度的锚杆来支护。例如当前最实用的保护方式是用鸟窝锚索支护，具体数据为：锚索长度为12 000 mm，直径 15.24 mm，锚索间排距为 2 000 mm1 000 mm，底层托盘为 300 mm300 mm10 mm 的圆形托盘，顶部布置情况为每排 3 根，间距为 1 000 mm。当压力降低后，便可调节锚索的尺寸进行有效支护。调节后顶部选用高强度锚杆，直径 20 mm，长 2 400 mm，锚杆应具备高强度，将之前的间距调整增大至 2000 mm，底部圆形托盘则换为 150 mm150 mm8 mm 的托盘，而钢带托盘尺寸则调整为 300 mm300 mm3.75 mm。5.3减小锚杆间距对预应力场的影响随着锚杆布设间距的减小，锚杆相互间的应力逐渐重合统一，可以在很大程度上增加锚杆的压力，这样使得锚网成为一个更好的保护装置。但是随着距离的渐渐增大，相关应力也开始分布使其受力均匀，形成相对立的个体。因此，锚网就不能更明显地体现保护装置的作用，无法保护工作人员的人身安全。同时在掌握一系列数据后，锚杆的间距不断增大会造成周围岩壁呈疏松状态，引发坍塌事故，并对管道内部造成破坏。6结束语综上而言，通过对大断面巷道支护技术的深入分析与研究发现，在深井内的开采工作中，支护技术对巷道内的施工有着至关重要的作用。同时，煤矿开采时还应注意各个巷道支护环节的安全性，以及对巷道内施工的机械设备不断进行维护和更新。除此之外，在巷道支护技术上也必须不断地调整改进，且在优化巷道支护措施时不断改革创新，使之达到最好的应用效果，从而进一步提升煤矿开采的安全性和稳定性，使煤炭行业的发展更具持久性。参考文献：1刘涛.大断面巷道支护技术应用 J.机械管理开发，2022，37(7)：237-238.2温忠强.煤矿井下采煤过程中大断面巷道支护技术研究 J.能源与节能，2022(1)：115-116.3张雪峰.大断面巷道支护技术在采煤工程中的应用 J.矿业装备，2021(5)：40-41.4张冰.大断面巷道支护技术在采煤工程中的应用 J.能源与节能，2021(6)：172-173.5薛彩峰.巷道掘进工程中锚索支护技术应用研究 J.当代化工研究，2020(9)：57-58.6张康乐.大断面巷道支护技术在采煤工程中的实践应用研究 J.矿业装备，2021(3)：36-37.7任红建.大断面巷道支护技术在采煤工程中的应用 J.机械管理开发，2020，35(10)：174-176.（编辑：刘晓芳）谢超：大断面巷道支护技术在采煤工程中的应用179