复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术.pdf

当代化工研究 Modern Chemical Research80 技术应用与研究 2020 17 复杂地质条件下的煤矿掘进支护 技术 *王掌权 同煤国电同忻煤矿有限公司山西037000 摘耍本文主要介绍了复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术，重点介绍了煤矿掘进支护技术中存在的问题及有效的解决途径.掘进支护 技术对于提高生产安全性、保障生产效率有着至关重要餉作用.通过对煤矿掘进支护的现状和重难点分析，有助于煤矿生产效率和生产质 量餉整体提升，从而提升企业效益和社会效益” 关键词复杂地质条件；煤矿；旅进支护技术 中图分类号TD35 文献标识码A Coal Mine Excavation Support Technology under Complex Geological Conditions Wa n g Zh a n gq ua n To n gmei Guo d ia n To n gxin Co a l Min e Co ., Ltd ., Sh a n xi, 037000 Abstracts This paper mainly introduces the coal mine excavation support technology under complex geological conditions, focusing on the problems existing in the coal mine excavation support technology and the effective solutions. Excavation support technology plays an important role in improving production safety and ensuring production efficiency. Through the analysis of the current situation and difficulties of coal mine excavation support, it is hoped to improve the overall production efficiency and quality of coal mine, thus enhancing the enterprise benefit and social benefit. Key words t complex geological conditions\ coal mine； excavation support technology 煤炭企业，尤其是采煤工作，是事故高发、危险性高的 行业，在煤矿事故中除了瓦斯爆炸，以煤矿坍塌事故为最常 见的煤矿事故。之所以会出现煤矿坍塌，主要是在掘进过程 中，随着开采的不断推进，支护工作跟不上工程进度，就有 可能出现巷道塌陷，不仅制约了工程进度，更是对工作人员 的生命安全造成了极大的威胁，不仅危害企业的效益，还会 影响企业的正常运行和长期发展。 1. 煤矿掘进支护概述 煤矿巷道的安全性主要依赖于掘进支护工作的持续跟 进，因为随着煤炭的不断开采，煤炭量减少，地下的空间越 来越大，对支护工作的要求也会越来越高，如何保证支护工 作持续满足工程进度的实时要求，是煤炭企业面临的重要问 题。需要通过发展支护技术提高巷道的安全保障，只有煤矿 巷道的安全达到保障，采煤工程的开展才能有序展开。巷道 支护工作位于巷井底部，除了起到帮助通风、排水和一定的 运输传递的作用，还是煤矿巷道挖掘工作中的重要工作之 一。实际工程中，我国还存在对煤矿企业的支护资金投入不 到位的现象，因此许多企业存在支护技术落后、支护设备老 化的现象，这些都是我国煤炭企业的支护工作中的不足之 处。 2. 复杂地势煤矿掘进技术的难点 ⑴地质结构变化 我国许多的煤炭企业都存在矿井数量多、地质情况复杂 的现象，矿井中的实际施工情况与土质、地质结构、顶板岩 石等都有关。许多因素会对煤层的结构产生影响，使得支护 工作变得更加复杂多变，提高了支护的工作量和工作难度。 且随着掘进的不断推进，以及釆煤深度的逐渐增加，矿井周 边的地质环境容易受到破坏，进而对施工的开展制造了新的 难题。如果在巷道的断面施工中不能提高断面的利用率，会 严重影响开采进度和工作效率。断面通常呈矩形结构，如何 利用好矩形结构，合理运用大型机械设备，从而保证安全、 稳定地开展掘进作业，是掘进工作的一项重要内容。地质结 构的变化存在很大的不确定性和不可预测性，没有足够的技 术和能力对地质结构进行预判，所以支护工作对矿井信息有 着很强的依赖性，只能通过掌握和分析巷道的地质信息，结 合施工现状开展支护工作。 ⑵掘进与维修的衔接 先掘后修施工是煤矿巷道掘进工作中的核心工作之一， 对于保障掘进工作的顺利开展具有重要意义，但也具有工程 量大、工作要求高的特点，是随着前方掘进工作完成之后， 对巷道的顶板和底板进行及时的修补，有助于保障后续的掘 进工作展开。这一环节主要受到岩层顶板、底板松动导致顶 板收缩或底板破裂的发生，为支护工作提出了新的挑战，主 要是对掘进巷道的成型工作设置了进一步的障碍。尤其是在 比较松软的煤层与顶底板的位置常出现破碎，对煤矿挖掘的 施工作业造成不良影响。先掘后修一方面注重掘进的效率， 另一方面极大的依赖修补工作和修补方案的实际效果。为了 避免在支护工作中出现掘进巷道变形的情况，需要进一步完 善修补方案使得更加适应工程进度的开展，充分发挥支护的 作用，保障掘进和采煤工程进度和效率。 3巷道 围岩上存在 的问题 第一，煤矿工程开采的工作环境所处的位置往往具有 复杂性和综合性，再加上巷道的围岩相对稳定性差，强度不 足，在巷道支撑强度达不到的情况下首先容易出现问题。且 在采煤过程中，由于不断输出煤炭，巷道会受到因回采而造 成的稳定性降低，诱发煤岩层破裂的出现，严重影响掘进工 作的环境安全。 第二，在开展采煤工作中，会遇到雨水天气，雨水会造 成围岩的软化，对巷道造成腐蚀，随着掘进深度的增加，支 护工作将会越来越难以达到应有的支护效果。复杂的地质条 件下，井下施工会经常遇到图1所示断层，断层对岩层结构 产生了很多影响。尤其是极易造成顶板承压过大而出现断裂 当代化工研究 Modem Chemical Remearch812020 ・ 17 技术应用与研究 的情况，这也是影响支护安全性的重要因素。由于这也是不 可避免的，在工程开展中施工方案不能轻易变更，因此必须 丰富解决方案，丰富提高支护强度的策略。 图1地质断层掘进施工 3.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用 ⑴合理选择机械设备 煤矿开采的工作实际上就是对机械设备的合理调用和分 配的工作，随着机械化和自动化技术的广泛应用，如何根据 开采的深度、技术要求等实际情况，选择好、应用好机械设 备,发挥其在掘进和支护方面的重要作用。 首先，对于普掘机和综掘机的选择，应当根据工作巷 道的实际情况来选择。当工作巷道的长度低于300米时，使 用普掘机即可满足生产需求，当巷道长度大于300米时，需 要选择综合挖掘机。合理安排不同挖掘机的工作时间和工作 量，有利于大大减少开工前的准备工作，提高工作的效率。 其中，使用综掘机时，主要需要考虑根据断面、机器设备的 维修量，科学、合理地选择适应开采实际需求的综掘机。 其次，关注对掘进机截齿的合理选择，掘进机的截齿在 保障煤矿开采效率和安全性时有着十分重要的作用。尤其要 注意对截齿的耐磨程度的检查，耐磨程度关系到截齿的适应 性，关系到开展工作时的工作效率和工作状态。掘进机截齿 需要有很高的强度，强度高不仅能提高整个工程的效率，还 能减少截齿的损耗，与此同时降低了煤矿的实际生产成本。 不可避免的，当工程中出现综掘机解决不了的问题时，就需 要借助其它机械设备和其它方法的帮助。如在必要的时候需 要进行爆破，化解一些困难的问题，并实现设备质量、运行 状态、工作面安全性的有效保障。 ⑵完善支护体系，确定临界点 在复杂地质条件下开展煤矿掘进和支护工作，需要很大 程度的参考煤矿的实际情况，综合考虑施工工艺和设备运行 状况等众多因素，形成一个整体的评判，进而用以指导支护 体系的建设和完善。 首先，要建设和完善支护体系，需要通过加强机械设备 管理来实现。液压掘进设备是保障掘进工作持续性的必要工 具，与液压掘进设备相结合，建立边坡支护有利于有效实现 支护作用。综掘机对于采煤掘进支护的意义就在于通过机载 液压锁等多重支护技术的帮助，实现设备系统的稳定性。结 合闭锁装置，能实现劳动强度和工作量的减少，有效保证掘 进工作的安全可靠运行。 其次，通过计算确定支护临界点，依赖于建立了有效 的、完善的支护体系，通过对掘进实际情况和操作水平的相 关信息采集和计算，可以得出支护临界点。在此基础上，对 掘进机械的合理选择，充分应用各种分配方式和施工工艺， 支护体系会得到进一步的优化。在实际应用中，通过如图2 的监测系统，监测煤矿的整体环境的变化，形成动态的评估 和改进方案，用以指导支护体系的进一步完善与优化。 井上井下 中心交换机压力记录 局域网倾角测量 图2矿井监测系统 4. 复杂地势下煤矿掘进支护技术 ⑴临时支护技术 通过综合掘进机的液压系统，形成临时支护，是工程中 普遍应用的临时支护技术。应用这项技术需要首先检查掘进 机系统的稳定性，以及液压锁装置的性能，在设备良好运行 的前提下，可以实现提高开采效率、提高支护效果，保障作 业的安全性。 ⑵直接破顶技术 通过掘进机实现断层顶部的破除，实现围岩保持在相对 稳定的状态下，锚网索可以起到一定的支护作用，主要应用 于岩层坡度较大的情况。但岩层厚度小于5米时，容易出现 破裂现象。 ⑶退后卧底技术 当顶板与顶板断层的落差小于2. 5米时，可以采用掘进 机的退后卧底技术，保证卧底能一直处于前进状态，达到一 定的支护效果，并保证煤矿顶板的完整。 5. 小结 总而言之，煤矿安全关乎作业人员的生命安全，关乎企 业的生产和发展，决定了能否顺利完成为社会提供必要的煤 炭资源的任务。在采煤工作中，需要进一步提高对机械设备 的管理，加强对支护技术的灵活应用。在保证安全生产的前 提下，最大限度提升采矿的质量和效率。 【参考文献】 [1] 夏克华.复杂地质条件下的煤矿振进支护技术应用解析 [J].建材与装饰，2018, 31 234-235. [2] 王亚荣.复杂地质煤矿釆煤掘进支护技术运用[J].科学与 财富，2018, 20 274. ⑶孟俊兵，曹小辉,李鹏,等.复杂地质条件下的煤矿巷道掘进 支护工艺[J].内蒙古煤炭经济,2019, 15 221-222. 【作者简介】 王掌权1989-,男，汉，山西神池人，本科，助理工程 师，同煤国电同忻煤矿有限公司；研究方向煤矿掘进技术.