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煤矿开采技术与掘进支护技术研究

李彦启

山东里能鲁西矿业有限公司,山东济宁,272053

摘要: 受当前社会需求的影响,煤矿企业发展势头良好,同时市场竞争也更加激烈。不断提高当前煤矿行业的技术水平,让先进的技术更好地为煤矿行业服务。在技术水平提高的同时,要完善煤矿企业内部管理制度,加强采掘技术和掘进支护技术的创新发展,使煤矿企业在市场竞争中脱颖而出。
关键词: 采煤技术;挖掘支撑;技术
DOI:10.12721/ccn.2023.157003
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煤矿的开采与掘进需要严格参照行业要求,正确地选择开采技术,确保煤矿的开采效率,维护开采人员安全。然而,因为煤炭资源所处的环境特殊,可能出现顶板塌陷与瓦斯爆炸等问题,必须掌握合格的开采技术,确保煤矿掘进支护水平。

1煤矿开采现状分析

1.1安全问题令人担忧

目前,我国煤炭开采技术取得了长足的进步和发展,煤炭资源的深度利用也得以实现。然而,在实际的煤炭开采和采掘中仍然存在许多安全问题,令人担忧。瓦斯事故、冒顶事故、水害时有发生,一系列的风险和事故可能导致煤矿安全事故,产生更多的问题。煤矿安全问题亟待解决。长期以来,我国也面临着煤矿粗放开采利用的问题。煤炭利用效率低,开采技术整体落后于国际最新开采技术和设备,导致煤炭开采效率低下。当前,关键是引进或研发全新的技术、设备和工艺,不断更新设备,积极引进人才,促进煤炭开采的发展和进步,逐步推动煤炭开采技术向国际化发展。

1.2环境污染问题需要整改。

煤炭资源的开采带来了非常严重的污染问题,严重的环境污染会威胁到人类的生命安全。特别是在我国西北地区,有大型露天煤矿,煤层全露,在采煤、爆破、运输中造成一定的粉尘和扬尘,严重污染和破坏了周围的生活环境。煤层完全掏空后,周围的植被和生态环境也将面临更大的破坏,很可能出现地表塌陷问题,地下水位也可能出现不同程度的下降,带来更大的地质灾害,如滑坡、泥石流的风险。目前,主要的煤矿治理集中在煤矿开采后如何加固岩层和恢复地表植被。

1.3煤矿开采程度有待加强

煤矿开采是一项高风险、高挑战的工作,需要机械设备和人力资源两方面的支持和配合。煤矿企业需要掌握先进的煤炭开采技术,使用高端的开采设备,还需要大量具有一定技术水平和工作经验的劳动者积极参与,推动煤炭资源的彻底开采。但是,目前煤炭开采仍然受到技术和设备条件的制约,存在开采技术不完善、人员力量不达标等问题。部分煤层开采开发相对欠缺,部分煤层尚未完全开采,造成资源的极大浪费,不仅是煤矿企业的资源浪费,也影响了企业的经济效益。

2煤炭开采技术研究

2.1综合机械化采煤技术

回顾我国过去的煤矿开采工作,对劳动力的依赖程度比较高,一旦发生安全事故,就会导致人员伤亡。但当机械设备取代人工开采后,安全事故造成的人员伤亡问题得到了有效控制,煤矿产量也大幅增加。

综合机械化采煤技术可应用于井下割煤和运煤,在井下割煤,改变煤块原有形状,用于后续运输。煤矿通过输送机和传送带快速运输到地面。这种机械运输方式工作效率高,但在使用过程中要特别注意安全,使输送机匀速运行,避免因运输速度变化而出现煤从输送带上脱落的问题。

目前,煤矿开采技术实现了机械化水平的全方位提升,使得煤矿开采过程更加简洁,煤矿开采效率显著提高。该技术在煤矿行业的广泛应用,同时也使煤矿企业充分认识到综合机械化开采技术在长壁开采中的重要性,对于这类开采环境较好的煤矿,可以充分发挥其价值。但在使用过程中更应注意实际的开采环境。当煤矿环境地理位置特殊,倾斜角度较大时,需要注意支架是否会倾斜。

2.2爆破采煤技术

根据煤矿开采现场的地质特点,选择不同的开采工艺。对于岩层厚、硬度大的地质条件,可采用爆破开采技术。专业人员根据实际情况使用炸药爆破煤矿。但这也是危险的,需要专业人员严格按照爆破说明书中的操作规程,对炸药的准确用量和位置进行操作。

技术人员在爆破作业时需要在现场设置警示标志,能够根据空气冲击波的范围进行警示,从而快速安全地对煤矿现场进行爆破。根据煤矿现场的实际情况,需要注意爆破现场存在的问题,看温度过高是否会有一定的早期爆炸风险。但是使用爆破技术会导致爆破后每块煤矿的大小无法得到有效控制,会出现大量的煤矿煤渣,因此需要对爆破后散落的煤渣进行收集。

在爆破过程中,最需要注意的是支护工作面。虽然爆破采煤技术可以有效开采坚硬岩层的煤矿,但在防止炸药在采空区爆破时,也要注意对场地山体的影响。因此,需要通过对工作面的支护来起到一定的保护作用,避免爆破采煤对自然环境的破坏。

1.4节水开采

该技术充分利用了地面注浆技术,其优点是不会破坏地表和地下水资源。在煤层开采中,地质勘探容易破坏顶煤,对地下水系统影响较大。一旦失控,就会导致下降漏斗的形成。节水开采技术是在恢复地下水位的前提下,综合考虑,将脆弱的超载层结构重新压缩,封闭和桥接大部分裂缝,地面产生的水膜具有较高的安全性和稳定性。

1.2一般采矿技术

普通采煤技术只支持简单的设备,不仅不同于全人工开采,也与全机械设备开采有很大区别。与综合开采技术相比,作业效率较低。普通开采技术最大的优点是不需要投入太多成本,对复杂地质条件的适应性强。可应用于各种矿区的煤炭开采,更适用于规模较小的矿区。按照一般的投资逻辑,大型矿山企业很少会过分关注投资成本。常规开采技术非常适合他们,以目前人类的开采能力很容易确定开采高度,可以保证开采作业的质量。特别需要强调的是,普通开采技术对安全防范措施有严格要求,在这种技术条件下近期安全事故高发,应引起高度重视。

3开挖支护技术

3.1喷射混凝土

将喷射混凝土技术应用于煤矿开采破坏的岩体,可以取得较好的效果。操作简单,操作者可以将混凝土材料喷射到岩体或巷道的裂隙部位,使巷道岩体进一步提高粘附性,被混凝土材料牢固粘结。需要注意的是,操作人员在这种环境下作业一定要做好安全防护,开挖和支护工作要安全稳定。混凝土喷射通常能得到预期的效果,使危险巷道的岩体结构恢复到稳定状态,及时预防可能发生的安全事故。

3.2锚杆支护

在锚固支护作业中,施工人员可根据实际需要灵活设置锚固位置,可有效改善作业现场边坡的即时力学状态。如果边坡的土层受到外力变形,会大大削弱巷道的安全性和稳定性。锚杆支护技术利用锚杆对变形岩土体的作用,提高土体的结构强度。这项技术对松散的岩石和土壤有很好的效果。只要锚杆设置得当,松散的岩土层很快就会得到加固。需要注意的是,在正式开始作业前,应对作业现场进行详细的地质调查,确定岩石分布和岩土层的直接状况,并在此基础上选择最佳的锚杆支护方案,确保作业环境安全可靠。

3.3钢筋网支架

目前,国内煤矿开采广泛采用的是钢筋网支护技术。假设工作地点的地质环境有利于煤炭开采,开采作业将相对容易。一旦遇到脆弱的岩石结构和松散的围岩,很可能诱发塌方等严重的安全事故,作业过程中随时可能有小石子落下,给采矿作业带来很大的麻烦。可在巷道高度悬挂高强度钢网,保证挂网质量,增加网密度,保证所有工作面形成网状分布,有效防止落石对操作人员造成安全隐患,有利于防止巷道坍塌。

结论

煤炭资源作为重要的常规能源,支撑着整个社会的运行和发展。要实现安全高效发展,必须积极重视煤炭资源的开发利用,科学掌握煤炭开采和掘进技术,明确不同类型开采技术的特点,合理选择。必须不断改进支护技术,提高支护水平,克服传统支护施工的缺点,提高采煤机械化水平。

参考文献:

[1]魏鹏达.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用标准[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(23):177-178.

[2]刘耀宗,赵建伟,李梦林.煤矿掘进支护中存在的问题及优化措施[J].内蒙古煤炭经济,2021(23):177-179.