煤矿巷道掘进与支护技术研究
程继林
生成PDF 清样下载 引用

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

程继林,. 煤矿巷道掘进与支护技术研究[J]. 中国科学研究,2024.9. DOI:10.12721/ccn.2024.157297.
摘要: 巷道支护技术是煤矿安全生产的重要组成部分,它直接影响着矿井的稳定运行和生产效益。目前中国大多数矿井仍处于井下开采状态,需开挖大量的巷道,加之矿井地质条件复杂,不可控因素多,在巷道开挖及支护中极易出现困难。然而,由于支护方法多种多样,作用和效果也各不相同,因此,可根据不同的巷道条件,选择不同的支护方法,使它们充分发挥作用,从而提高巷道的稳定和安全。随着煤矿开采深度的增大,煤层地质条件的日益复杂,对巷道掘进与支护技术进行了深入研究。
关键词: 煤矿开采工程;巷道掘进;支护技术
DOI:10.12721/ccn.2024.157297
基金资助:

引言

传统巷道开挖常遇到地质条件多变、稳定性差、煤岩体结构不规则等难题,为提高巷道稳定与安全,提出了多种掘进支护技术。综方法、液压支架等新型掘进技术在现代煤矿开采中得到广泛应用,为提高矿井生产效率、保证工人安全创造了有利条件。本文对矿山巷道支护技术的重要意义进行了深入的论述,并对其复杂程度及技术难点进行了综合分析,力求找到创新的解决办法,从而提高巷道施工的效率与安全。

1.煤矿巷道掘进与支护技术的重要性

煤炭资源的环境条件十分复杂,危险性大大增加。要改善矿井作业环境,就必须针对矿井的特点,根据矿井的分布特点,采取有效的支护措施,确保掘进作业的及时、迅速进行。煤矿井下特殊的环境决定了其支护技术要求极高,为保证矿井高效生产,必须采用安全、便捷的巷道掘进与支护技术。矿井所处区域存在着许多不确定因素,在开采过程中,由于各种原因导致的塌方事故时有发生,损失十分严重。为减少煤矿安全事故的发生,应加强对支护技术的研究,充分发挥支护技术的优势,为煤矿安全生产提供可靠的保障。

2.煤矿采矿工程巷道掘进技术的应用要点分析

2.1.做好地质勘查工作

矿山地质勘查能为矿山提供丰富的野外地质资料,为煤矿开采提供有利地质条件,保证煤矿安全生产。在地质勘查过程中,应选择先进的技术手段,确保成果的准确性,避免因资料测量误差给勘察工作带来的风险。目前,利用三维地震勘探技术,结合煤矿开采条件,可以有效地进行地质勘探。

2.2.开展综合机械化掘进

随着科学技术的进步,各种类型的巷道钻机被越来越多地应用于煤矿开采工程中,可以有效地减少施工安全隐患,极大地提高了施工的效率与质量。采用不同的掘进机,研制出全煤岩巷道、半煤一半岩隧道、矿井综合掘进等不同的掘进工艺。在矿山生产中可得到合理的应用。在矿井综合掘进过程中,必须使用电钻、回转器和悬式掘进机等设备。

2.3.进行瓦斯排放

矿井瓦斯排放对矿井安全生产具有重要意义,矿井瓦斯如得不到及时排放,将引起各种安全事故,危及生命。掘进时要充分了解矿井的实际情况,检查瓦斯含量,排除残留瓦斯,并采取相应的安全措施。为保证天然气的充分排放,应采用先进的监测手段。

2.4.做好通风防尘

在煤矿开采过程中,经常会产生大量的有害气体及粉尘,为了不给人们的身心健康带来危害,必须及时清理。通风技术为解决上述难题提供了一条重要途径,通过在巷道内设置通风设施,确保粉尘及有害气体能正常排出,降低人体健康风险。同时,采用真空吸尘技术,应掌握巷道温度的变化规律,避免产生过大的温差。

3.采矿工程巷道支护要点

3.1.全螺纹锚杆支护技术的应用

全螺纹锚杆支护技术是煤矿巷道开挖支护的关键技术,采用全螺纹锚杆,灌注高强注浆材料,可有效提高围岩承载力及稳定性。它既能适应复杂的地质条件,又能提高巷道的整体强度,而且施工简单,造价低廉。实际应用中,由于采用全螺旋形锚索作支护,可使锚索受力均匀分布,减少因锚索应力集中引起的巷道破坏等问题。此外,此法不仅成本低,适用范围也广,已被众多煤矿企业所采用。全螺纹锚杆支护技术是煤矿安全生产的重要保障,也是煤矿安全高效运行的重要保障。

3.2.棚式支护技术

采用棚式支护技术时,应根据巷道围岩稳定情况,选用适当的支护形式,以保证巷道自身的稳定。通过对大量相关资料的分析,认为可将其分为如下几类:第一种是围岩稳定,预计顶底板移动率为5%—10%,围岩强度30-70kN/m3。对于这类巷道围岩,建议采用刚性金属支架或刚性锚杆支护方式,棚间距为0.8m左右,每根锚杆锚固力为50-70kN,锚杆设置密度为1—1.2根/m2。第二种是:预计顶、底板移动率为10%—20%,围岩强度70-150kN/m3,围岩稳定性为中度。对于这类巷道围岩,推荐采用梯形可伸缩支架或拱形可伸缩支架,支架间距0.6—0.8m,竖向可伸缩量应控制在200-400mm,单根锚杆锚固力应为50-70kN,锚杆安装密度为1.2—1.5根/m2。第三种,预计顶、底板移动率为20%—35%、围岩强度100-200kN/m3的不稳定条件。对于这类巷道围岩,推荐采用梯形可伸缩支架或拱形可伸缩支架,支架间距0.6—0.8m,竖向延伸量为400—600mm。特别要注意的是,采动影响区下,采动工作面前方区域需用足够数量的中柱结构进行加固,支架间需用拉杆进行可靠固定。安装工作完成后,需要布置足够数量的后板以进一步加强该区域的结构。第四种,巷道围岩极度不稳定,预计顶、底板移近率大于35%,围岩支护强度150-250kN/m3,是一种极不稳定的巷道,是一种极不稳定的巷道。对于这类巷道,推荐采用封闭式可伸缩支架或拱形支架,支架间距为0.6—0.8m。即使围岩各部位受力不均,支架结构可实现压力均匀分布,避免了围岩某一点受压过大而影响巷道自稳。除了要对巷道围岩类型作出判断,选用适宜的棚式支护工艺外,还要对巷道围岩移动量做相应的预算和设计工作。

3.3.特殊条件下的巷道支护技术

在特殊情况下,还需要进一步优化巷道支护技术:第一种是采用可伸缩的锚杆,或者是高强度锚杆,对采矿工程巷道进行一次支护,保证巷道具有适当的变形量后,再进行二次支护。一般来说,二次支护施工多采用锚索支护技术,并将全长锚固锚索及与之相配的桁架作为主体构件加以应用。钻孔深度为2.5m,采用高水速凝材料注浆。当支护区地应力参数较大时,应采用具有伸缩特性的U型钢支架,以保证支护效果。第二种是采用锚索、钢带支护、喷浆加钢丝的综合混凝土支护方式,保持巷道底板区域的压力,并进行二次起底或三次起底作业。

4.结束语

综上所述,矿井中巷道开挖与支护技术对于保证矿井安全、高效生产具有重要意义。巷道不仅为开采提供了通道,而且对矿井通风、瓦斯抽采,以及矿井结构稳定有着重要的影响。因此,对巷道开挖与支护技术的应用进行研究具有重要意义。涉及通风、地质调查、支护结构设计、施工方法等多个方面。研究煤矿巷道掘进与支护技术的适用范围、关键方法及其对矿井安全高效运行的重要意义,是解决矿井安全高效运行的关键问题。

参考文献

[1]董斌.煤矿巷道掘进中高强支护技术的应用研究[J].能源与节能,2024,(06):264-266.

[2]王建霖.煤矿巷道掘进支护技术存在的问题及解决措施[J].矿业装备,2024,(01):29-31.

[3]叶敬明.复杂地质条件下煤矿巷道掘进支护技术的应用[J].内蒙古煤炭经济,2023,(22):154-156.

[4]贾海和.煤矿巷道掘进中支护技术的研究与应用[J].能源与节能,2022,(11):137-139.

[5]杜富生.煤矿巷道掘进支护技术存在的问题及对策[J].现代工业经济和信息化,2022,12(07):298-299.

》在线投稿系统

*文章题目:
*作者姓名:
*电子邮箱:
*通讯地址:
*联系方式:

  备      注:

*上传稿件:

支持上传.doc,.docx,.pdf,.txt,.wps文件

投稿须知:

1、审稿结果将于1~7个工作日以邮件告知,请注意查收(包含录用通知书、审稿意见、知网CNKI查重报告)。

2、提交投稿后,若7个工作日之内未接到录用通知,则说明该文章未被录用,请另投他刊。

3、凡投寄本刊稿件,如在内容上有侵权行为或不妥之处,均应文责自负。本刊有权对来稿进行文字编辑、加工和修改,如不同意,请附说明,以便妥善处理。

4、多作者文稿署名时须征得其他作者同意,排好先后次序,通知用稿后不再改动。

5、凡投往本刊稿件一经录用发表,其版权归本刊所有。

6、本刊已全文录入中国知网、万方、维普等数据库,如作者不同意被收录,请提前申明,未申明者,本刊一律视为同意被收录。

7、请勿一稿多投。