煤矿开采技术与掘进支护技术探讨.pdf

2023 年第 8 期2023 年 8 月现阶段，中国煤矿开采的方式以井下开采为主。由于井下开采环境复杂多变，且容易受到各种不确定因素的影响，开采的难度系数不断增大，使得煤矿开采中安全事故频频发生，严重危害到工作人员的人身安全，给煤矿企业造成严重的损失。传统的开采技术已不能满足煤矿开采的需求，因此煤矿企业需要引进先进的开采设备和技术。与此同时，掘进支护技术的选择要结合煤矿的实际情况，并严格按照要求进行操作，从而提高工作环境的安全性，为工作人员提供有力的安全保障。另外，在应用掘进支护技术时要确保巷道的承重力符合国家标准要求，避免因巷道问题导致支护达不到预期效果。1中国煤矿开采技术存在的主要问题1.1安全系数较低煤炭是中国重要的能源，是促进社会经济发展的重要组成部分。但是在实际的煤矿开采过程中存在很多安全问题，如瓦斯事故、冒顶事故等。这些事故使得工作人员的人身安全无法得到保障，同样给煤矿企业造成了巨大损失。因此，如何提高煤矿开采的安全性、降低安全事故发生的频率是煤矿企业需要重点关注的问题。通常情况下，煤矿开采技术安全系数较低主要体现在以下几方面。1)在安全施工方面未能引起煤矿开采相关工作人员的高度重视，导致对煤矿开采技术的要点未能全面掌握，进而在施工过程中极易发生安全事故。2)相关工作人员在开采前未将安全设施构建工作落实到位，导致在工作过程中可能由于未进行完善的安全设施建设而引发安全事故。3)针对开采工作并未制定相应的安全管理制度，由于没有健全的管理制度，煤矿开采的工作进展受到严重影响。1.2对环境造成严重污染目前中国部分地区还存在露天煤矿，整个煤层处于暴露状态。在对露天煤矿进行开采时会因煤层爆破及煤炭运输等产生大量煤尘、粉尘，对周围的环境及植被造成很大的破坏，周边地下水也会受到不同程度的污染，如出现地下水位下降等。随着对煤层的不断开采，会出现大量采空区，进而导致周边出现地面坍塌、山体滑坡、泥石流等灾害。这些问题给煤矿周边居民的生命安全带来了严重的威胁。因此，煤矿企业需要对开采之后的岩层进行加固，从而降低开采技术选择不当造成的影响；同时需要不断加强对技术的研究，采取措施尽收稿日期：2022-12-05作者简介：王丽红袁 1994 年生袁 男袁 山西忻州人袁 助理工程师袁 主要从事煤矿掘进方面的工作遥煤矿开采技术与掘进支护技术探讨王丽红（山西华阳集团新能股份有限公司二矿，山西 阳泉 045000）摘要：现阶段袁 煤炭的消耗量日益增加袁 为了更好地满足社会对煤炭资源的需求袁 煤矿企业必须掌握开采技术和掘进支护技术袁 并根据煤矿的实际情况对相关技术进行科学合理的选择袁 确保煤矿开采效率有效提升遥 阐述了现阶段中国煤矿开采技术存在的主要问题袁 并且对煤矿开采技术和掘进支护技术进行了分析袁 可以为提升煤矿开采效率尧 加强支护工作等提供一些参考袁 使中国煤炭行业能够取得更大的成就遥关键词：煤矿曰 开采技术曰 掘进支护技术中图分类号：TD353；TD823文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2023)08-0136-03Coal Mining Technology and Excavation Support TechnologyWANG Lihong(No.2 Coal Mine,Shanxi Huayang Group New Energy Co.,Ltd.,Yangquan 045000,Shanxi,China)Abstract:At present,the consumption of coal is increasing day by day.In order to better meet the social demand for coalresources,coal mining enterprises must master mining and excavation support technologies,and make scientific and reasonablechoices based on the actual situation of the coal mine to ensure effective improvement of coal mining efficiency.This paperelaborated on the main problems in Chinas coal mining technology at present,and analyzed the coal mining technology andexcavation support technology,which can provide some reference for improving coal mining efficiency and strengthening supportwork,and enable the Chinese coal industry to achieve greater achievements.Key words:coal mine;mining technology;excavation support technology（总第 215 期）技术研究1362023 年 8 月2023 年第 8 期可能地对受污染的地表植被进行恢复。2煤矿开采技术分析2.1炮采技术炮采技术是煤矿开采技术中比较常见的一种，也可以称为爆破技术。该技术主要利用爆破的方法落煤，采用机械化的方式装煤和运煤，并使用单体支柱支护。炮采技术在中国煤矿开采作业中应用年限较长，中国煤矿企业有着丰富的炮采经验。与其他煤矿开采技术相比，该技术操作设备和操作流程简单，对地质要求较低，适应性强，成本较低；但是缺点也十分明显，在应用过程中危险系数较高，如果未对炸药比例进行精确控制，很容易造成严重的安全事故，影响煤矿开采的质量和效率。因此在应用炮采技术采煤时要特别注意安全问题，同时要制定相应的保护措施，为工作人员提供更加安全的作业环境。2.2综采技术综采技术又称“综合机械化采煤技术”，是煤矿开采过程中的关键技术，在煤矿开采中已被广泛应用。该技术是指在采煤、装煤、运煤以及工作面支护等工作环节使用现代化的机械开采设备，提高采煤的机械化和连续化程度，实现机械化、连续化作业，进一步提高采煤的效率和安全性，确保采煤工作的顺利进行1-2。该技术的应用大大提高了采煤效率，使得掘进速度明显加快；其突出优点在于安全性及开采效率较高，在开采过程中极大地简化了煤矿开采的流程，且能够完成人工难以完成的开采工作。虽然综采技术在煤矿开采中具有很大的优势，但在实际中应用时还存在很多不足之处。由于煤矿井下的开采环境复杂多变，对机械设备的要求比较高，而机械设备体型较大且质量极大，在使用时施工范围会受到极大的限制，因此该技术更适用于坚固的煤层顶部结构，同时还需全部煤炭储层具备稳定的结构和特性。只有满足上述所有条件，才能保证机械设备发挥最大作用。由于该技术所用设备自重较大，松散的煤层和硬度较低的煤层顶部结构无法承受，贸然引进这种技术难免会导致塌方。2.3普采技术煤矿普采技术所使用的机械设备较少。该技术与人工开采有一定的相似之处，即都是以人工为主，以简单的机械设备为辅。普采技术最大优势在于成本投入较少，适用范围广，可在不同矿区的煤炭开采中应用；对煤矿地质条件没有特殊要求，适应性比较强。另外，相比于其他开采技术，普采技术更具有辨识性，使煤矿开采的质量有了很大的保障。但在实际应用该技术时，缺陷也较为明显，相对于综采技术，普采技术的煤矿开采效率较低，因此该技术在小规模的煤矿开采工作中应用较多。同时在应用普采技术开展采煤工作时，容易导致煤矿发生安全事故，工作人员的安全无法得到保障。2.4新型机械化开采技术现阶段，新型机械化开采技术在煤矿开采中已得到广泛应用。新型机械化采煤技术的应用，降低了井下人员的工作强度，同时使采煤工作更加高效、安全地进行。该技术主要是利用单体支柱对工作面顶板进行支护，通过采煤机完成破煤、装煤以及机械化运煤等一系列工作3。传统的机械化开采技术运用的是单一的滚筒式采煤方式，分为单滚筒和双滚筒两种类型，双滚筒采煤方式在中国煤矿井下采煤中应用较为广泛。双滚筒采煤方式的优势在于能够实现单双向割煤，同时装煤效率较高。新型机械化开采技术的整体优势在于对开采环境的适应能力较强，适用于地形复杂的工作面，在煤矿井下采煤中有较广泛的应用；更重要的是其设备价格较低，性价比高。在实际采煤过程中往往会将采煤设备与综合型设备相结合，以更好地提高采煤效率和工作环境的安全性。3煤矿掘进支护技术分析3.1后退卧底技术在实际采煤掘进时，时常会发生断层问题，如断层上移或者下移4。如果在开采工作中出现断层问题，但未及时解决，会导致工作时危险系数增大，甚至会造成更严重的事故。针对采煤作业时出现的断层问题，可采用后退卧底技术，尽最大可能将断层带来的消极影响降至最低。在采用后退卧底技术时，首先要仔细观察断层的落差，如果落差值高于 2.5 m，同时顶板条件满足安全要求，可选择锚网支护技术对巷道围岩进行加强支护，使之符合标准，进而使巷道更加安全、稳定。图 1 所示为采用后退卧底技术过断层示意图。图 1采用后退卧底技术过断层示意图3.2喷射混凝土技术煤矿开采过程中会不可避免地对岩体造成破坏，为了使破碎的岩体能够更好地结合，可使用混凝土对岩体破裂的部位直接进行喷射，在混凝土的作用下这些破碎的岩体会牢牢地黏合在一起，防止在作业时岩石掉落。喷射混凝土支护工艺如图 2 所示。该技术操作简单、高效，同时可以提高巷道及岩体的安全性、掘进方向王丽红：煤矿开采技术与掘进支护技术探讨1372023 年第 8 期2023 年 8 月稳定性，减少作业过程中存在的安全隐患，进而使得开采工作人员的安全有了很大的保障。此外需注意的是，在采用喷射混凝土技术时工作人员一定要做好自身防护工作，确保掘进支护作业顺利进行。图 2喷射混凝土支护工艺图3.3锚杆临时支护和 U 型钢支护技术煤矿开采环境错综复杂，在实际开采过程中会受到很多不确定因素的影响，开采的难度增大。在开采过程中，工作面因受到周围岩体的多次摩擦和挤压可能会破裂，进而导致煤层出现坍塌，降低煤矿掘进工作的效率，甚至威胁工作人员的安全5-6。为了有效避免上述情况的发生，需要充分利用支护技术对巷道进行加固，在原支护的基础上单独应用 U 型钢支护技术可能难以使支护达到预期效果，因此在实际进行支护操作时，通常将锚杆临时支护与 U 型钢支护相结合，大大加强顶板围岩的支护，提高开采的安全性和稳定性。图 3 所示为 U 型钢支护示意图。图 3U 型钢支护示意图3.4直接破顶支护技术在煤矿采煤掘进中，若顶板岩层松软，则在掘进过程中很容易发生位移和塌落。针对这种情况，可在掘进过程中应用直接破顶支护技术进行破顶操作。直接破顶支护技术是利用掘进机对断层顶端进行强烈破除，对开采过程中不稳定部分进行有效破除，留下稳定的顶板围岩，然后再根据实际情况对巷道进行加强支护，在顶板围岩稳定性提高的同时，巷道掘进工作的安全性也得到了很大的提升。在实际中运用直接破顶支护技术时，首先要对顶部岩层强度和断层落差进行准确判断，当顶部岩层强度不超过 5 kPa、断层落差不高于 2 m 时，在作业时岩层容易破碎，使支护难以进行；反之，当顶部岩层强度超过 5 kPa、断层落差高于2 m 时，顶板岩层会自行脱落，使得支护效果达到最佳。在实际支护过程中，直接破顶支护技术通常应用于坡度较大的掘进工作面，可以有效发挥其支护作用7-8。图 4 为应用直接破顶支护技术时煤矿巷道内部示意图。图 4应用直接破顶支护技术时煤矿巷道内部示意图4结束语随着社会经济的快速发展，对煤炭资源的需求日益增加，为了进一步推动中国煤炭事业的发展，煤矿企业需在技术及设备方面不断进行革新，如对煤矿开采技术和掘进支护技术进行优化，有效提升煤矿开采的效率和质量。另外，在实际开采作业中，要结合煤矿的实际情况对开采技术和掘进支护技术进行科学合理的选择，从而提高采矿效率和安全性，促进煤炭工业持续发展。参考文献：1焦飞飞.煤矿开采技术与掘进支护技术的探讨 J.当代化工研究，2021(14)：12-13.2冯光清.煤矿开采技术与掘进支护技术的探讨 J.机械管理开发，2021，36(2)：277-278.3韦星光.煤矿掘进支护技术在复杂地质条件下的应用 J.能源与节能，2022(11)：189-191.4王超.煤矿开采技术与掘进支护技术的探讨 J.矿业装备，2021(3)：70-71.5袁昌模.基于煤矿开采技术与掘进支护技术的探讨 J.内蒙古煤炭经济，2022(6)：32-34.6王芳林.煤矿开采技术与掘进支护技术的分析 J.山西化工，2021，41(5)：137-139.7李隆峰.煤矿开采技术与掘进支护技术研究 J.中国石油和化工标准与质量，2021，41(20)：180-181.8侯靖帮.复杂地质条件下的煤矿掘进支护与技术方式分析 J.矿业装备，2022(4)：93-95.（编辑：刘晓芳）块体 B块体 C岩体 A工作面实体煤直接顶回采巷道锚索钢网U36 型钢锚索卡缆连接板隔层压风风管防磨垫防磨板转筒水管控水阀喷嘴环周喷水的连接套干水泥、砂和速凝剂混合料格筛搅拌器138