煤矿掘进支护中存在的问题及优化措施

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煤矿掘进支护中存在的问题及优化措施

摘要:改革后,在我国社会经济水平不断提升下,人们的生活质量提高。近年来,在煤矿巷道掘进过程中,采用的支护技术对巷道施工的安全性和效率有着显著的影响。然而,由于煤矿地质条件的复杂性,巷道的安全高效掘进受到限制。为此,需要对现有的支护技术进行完善。通过分析煤矿掘进支护技术的类型,包括永久支护技术和临时支护技术,重点分析了煤矿掘进支护技术存在的问题,最后探讨了解决支护问题的一些措施,可以为煤矿巷道掘进的安全高效支护提供一定的参考。

关键词:煤矿掘进;支护技术;问题;措施

引言

在现代煤矿开采中,煤矿掘进支护施工是最重要的一项工作。近年来,随着我国对煤矿能源需求的与日俱增,大大促进了我国煤矿业发展,煤矿开采量正在不断增多。在此背景下,对煤矿掘进支护技术也提出了越来越高的要求。因此,针对目前煤矿掘进支护技术存在的问题,应尽快寻找到有效的解决对策。

1煤矿掘进支护技术存在的问题

1.1支护效率低

在很多情况下,掘进巷道的支护需要工人手工完成,这导致在巷道支护过程中浪费大量的时间。在掘进巷道穿过地质构造区域时,需要采取大量的支护安全措施,支护的效率变得更低。这是因为在支护时,需要根据施工位置的具体情况,选择合适的支护方案和设施。目前,临时支护所使用的设备缺乏统一的标准,而且在很多时候无法实现机械化,这是目前支护效率较低的一个重要原因。此外,在巷道掘进施工过程中,涉及其他的流程,例如矸石运输等,这会影响支护的效率。由于现场人员较多,有时很难进行有效的施工分配,导致施工的效率较低。

1.2支护设备不够先进 煤矿掘进支护施工是一项高难度作业,不能仅依靠人工来开展,还要依靠各种先进的支护设备。在具体的实践中,最常用的支护设备是悬臂式掘进机,但该设备虽然在综合机械化掘进巷道中应用广泛,却存在着一些客观缺陷,如:对巷道空顶处的支护施工质量较差、无法达到现场支护要求、易引起支护事故;风动锚索机也是煤矿掘进支护施工中的一种常用设备,其主要作用是对顶板进行钻眼,但风动锚索机需人工操作,智能化程度较低,易出现钻眼深度、角度等误差现象。从总体上而言,目前的支护设备普遍不够先进,这点在很大程度上影响了煤矿掘进支护质量。

2解决煤矿掘进支护技术问题的措施分析

2.1采用信息反馈法进行支护设计

在以往的支护过程中,多采用工程类比法和理论分析法对巷道的支护参数进行设计。在施工时,多按照特定的施工方案进行。这种设计并未考虑真实情况下的支护效果。为了解决这个问题,应该采用信息反馈法对巷道支护进行设计。所谓的“信息反馈法”,就是根据监测的已支护巷道的变形情况实时调整巷道支护方案。当巷道的变形量大于某个值时,应该提高支护刚度;若在规定值以内,则不用调整。通过这种方式,可以有效地控制巷道的变形。目前使用的巷道变形信息化综合监测系统如图1所示。

图1巷道变形信息化综合监测系统图

2.2及时更新支护设备 支护设备是煤矿掘进支护施工的基础,必须要及时更新支护设备,从而保证实际煤矿掘进支护施工工作的高效化开展。当今时代,随着科学技术发展的日新月异,支护设备的更新速度越来越快、种类越来越丰富、智能化程度越来越高、功能越来越全面和先进。一方面要根据实际情况选择合适的支护设备,另一方面要积极引入智能化设备,实现实时的参数监测和维护,以更好地保证煤矿掘进支护施工质量与安全。

2.3优化掘进支护工艺

随着我国煤矿企业施工深度不断向下拓展,对掘进支护工艺要求随之提升。这就要求我国掘进支护施工需结合不同施工需求、不同地质条件,制定针对性支护方案,以保障支护效果。如矩形断面巷道施工期间,可采取锚杆联合锚索方案施工,以保障巷道围岩稳定,保障施工工序顺利完成,具体施工步骤如下:在预设钻孔位置处设定锚杆,随后使锚杆相互固结,以形成完整整体;上述施工工序完成后,还需牵引锚索并固定在深部岩层上,形成双重固定保障。基于本施工角度分析,最佳支护方案为保护围岩膨胀变形力、增强岩层耦合力,以充分发挥支护效能。基于整体角度分析,煤矿掘进施工前先研究并判断巷道性质,科学选择掘进方案,可提升煤矿企业整体施工质量。

2.4支护效果

在应用锚网索联合支护技术后,借助十字测量法,从煤矿巷道掘进开始,对煤矿掘进巷道表面位移进行观测,观测时间为90天。观测点包括水平测线、竖直测线,紧跟煤矿掘进端头布置。水平测线观测值是判断煤矿掘进期间巷道水平方向形状异变(直接顶、基本顶、直接底的形状异变)情况的依据,其中测点到中心距离反应直接顶、基本顶下沉量与直接底鼓起值;竖直测线观测值是判断煤矿掘进期间巷道两帮形状异变(测点到中心距离反应两帮压力大小)情况的依据,具体结果见表1。由表1可知,锚索网联合支护下,煤矿掘进巷道两帮形变在70mm以内,在掘进支护50天后可以进入稳定状态;煤矿掘进巷道顶底板形变在50mm内,在煤矿掘进支护60天后可以进入稳定状态,相对移近量较少,可以满足煤矿掘进巷道的形变控制要求。

表1 锚网索联合支护下煤矿掘进巷道形变

2.5建立临时支护体系

在掘进过程中,临时支护占用了大量的时间,这主要是因为临时支护缺乏相应的技术体系。为此,需要根据煤矿的实际情况建立临时支护体系。建立临时支护体系时,主要考虑以下两方面:a)对支护作业的方式进行规范,执行机械化作业设备配置规范,合理地放置支护材料;b)采用组装式支护结构,不仅便于施工,还便于拆卸。随着人工智能的大力发展,智能机器人的出现将为巷道临时支护体系的建立提供强有力的动力。

2.6提高安全防范意识

为切实保障煤矿掘进支护施工安全,应不断提高安全防范意识,在明确施工安全管理工作重要性的前提下,充分有效开展好这项工作,并确保全员均参与到这项工作中来。尤其要尽快建立健全施工安全管理机制,明确施工安全管理目标,明晰划分施工安全管理责任,优化施工安全管理工作流程,提前针对在实际煤矿掘进支护施工中可能会遇到的安全问题制定有效预案,并重点强化问题整改及追责。另外,应重点加强支护设备安全管理,以“内部监督、外部维护”为基本原则,采取全过程设备监管模式,在支护设备的选型、安装、使用等全过程中均落实好相应的安全监督和管理,对支护设备的各类报审资料进行严格核查,加强设备维护保养及故障排查,结合实际情况制定相关设备维护保养计划并有效落实。还应严格落实安全施工操作规范,不得仅凭经验、凭直觉来开展支护作业。

结语

在煤矿巷道掘进过程中,应用合适的支护技术非常关键。根据巷道的使用年限,支护技术可以分为临时支护技术和永久支护技术。在大量现场实践过程中,发现煤矿掘进支护技术还存在着一些问题,主要有支护参数不易确定、支护效果难以保证及支护效率低等。建议从建立临时支护体系、进行技术总结、采用信息反馈法进行支护设计以及加强掘进区域地质勘探等方面改善支护技术。希望此次研究可以为煤矿掘进巷道支护提供一定的参考。

参考文献

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