破碎煤层巷道掘进及支护技术研究

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  【摘 要】某煤矿的煤层巷道属于破碎型,如果施工中运用传统的掘进与支护技术很难达到良好的支护效果,掘进速度与掘进的安全性也得不到保障,这种情况下,需要技术人员结合具体的破碎煤层巷道进行分析,并采用短掘短支护技术开展超前支护,同时,对支护的架构进行优化和完善,实时的进行巷道顶板的压力监测,以此证明改进支护后的支护效果良好,满足掘进支护的工程要求,方便后续破碎煤层巷道的掘进与支护工作的顺利开展。
  【关键词】破碎煤层;巷道掘进;支护技术
  前言:
  近些年来,我国煤矿开采行业发展迅速,很多开采技术被研发出来,并得到了广泛的应用,而煤矿开采的深度也越来越深[1-2],深部煤矿开采工作面临着严峻的挑战,由于地质条件复杂,很多岩层结构的稳定性较差,由于地压过大,使巷道发生了变形和断裂,给煤矿采矿工作带来了很大的难度[3],同时,潜藏着很大的安全风险,目前所应用的深部采矿技术还不能很好的应对深部复杂的采矿环境,本文结合深部煤矿破碎巷道的掘进与支护技术进行分析,例如:短掘段支、机载超前支护和锚网支护技术等等。
  1破碎煤层巷道概况
  某煤矿巷道相关参数见表1:
  以上是某煤矿的基本巷道参数,巷道中的部分区域为复合顶板,厚度在0.5-1m之间,另外,顶板的岩石性质属于泥岩,整体结构不稳定,容易破碎和垮落,在具体的施工中,还检测出较大的巷道压力,巷道出现了明显的变形,对掘进施工影响很大。
  2掘进与支护的难度
  2.1掘进中的难度
  利用綜掘机进行巷道的掘进,循环的进尺长度为1600m,每个循环中有两次进刀.另外,由于煤层的深度很大,在煤矿掘进中,会产生一定的矿压变化,容易导致顶板坍塌和离层,在掘进机进行割煤环节,也容易造成顶板巷道岩块脱落,最终出现了巷道顶板不平整,围岩的质地松软也会出现片帮的问题,目前掘进施工的效率不高,日进尺量有限,所以导致巷道成型存在困难。
  2.2临时与永久支护
  单体液压临时支护技术应用较为普遍,但是此技术无法应对破碎煤层带来的压力变化,另外,此煤矿采空区域的压力变化波动较大,采用临时支护很容易出现破碎和离层问题,不利于煤矿安全施工。
  巷道顶板属于泥岩类型,自身的稳定性很差,在短时间内容易出现离层和破碎的风险,利用伪顶支护技术,存在重复和局部伪顶垮落的问题,所以,采用高效的支护手段是确保煤矿开采顺利进行的前提基础.现有的支护方法无法很好的解决顶板离层和巷道偏移的问题,需要进行二次支护才能保障掘进施工继续进行。
  3破碎煤层巷道掘进及支护技术分析
  3.1短掘短支与超前支护技术分析
  结合某煤矿的深部煤层,采用掘进机进行割煤与自动装煤,但是在实际的掘进施工中,由于煤层顶板压力处在不断的变化中,很容易出现破碎和冒顶的问题,基于这种情况,采取短掘短支的模式,缩小循环进尺长度,在割煤过程中,保障两侧有足够的余量空间,有利于维持两帮的稳定性,配合人工风镐操作,有利于促进巷道成型.当巷道成型以后,需要配备输送设备和胶带输送机进行运煤工作。
  在具体的掘进施工中,不论选择何种掘进方式都存在支护不及时与控顶距较大的问题,利用以上的掘进方式也不可避免经常出现片帮和冒顶的问题,因此,需要对煤层巷道进行超前支护,此支护方案主要与两个方面:
  首先,在截割部位安装顶梁架和主架,对两者进行有效的链接和控制,在掘进中如果需要进行临时支护,应该打开液压泵向液压支架中注入高压液,注入完毕将钢带和网片在顶梁架中线位置进行安置,利用磁铁装置进行固定,采煤机操作人员通过控制手柄,使顶梁架与主架由组合状态调至分离状态,结合顶板的具体情况,将支架放置合适的位置。
  其次,技术人员对顶梁架与主架的液控手柄进行调节,保持巷道中线与顶板位置重合,对网片和钢带进行压实,固定于顶板之上,同时,对巷道顶板插入锚杆,降低主架至最低程度,再折合主架与顶梁架,当顶梁架完全横置到掘进设备上,再进行启动,保障掘进设备顺利开展下一环节的作业。
  3.2锚网锁支护技术
  技术人员结合本矿区的巷道具体情况,利用锚网锁支护技术,此技术是煤矿巷道的主要支护技术之一,应用范围很广。技术应用过程中,需要对方案的相关参数进行确定。
  进行锚杆长度选择时,需要以煤壁的破坏程度和顶板的破坏范围作为参考,锚杆的长度应该满足支护的要求,确保支护围岩的稳定性,另外,利用锚索支护技术可以提高巷道的稳定性,降低应力集中问题,避免围岩变形。
  4掘进与支护效果分析
  以上对短掘短支工艺进行应用分析,结合某煤矿破碎巷道掘进与支护的应用,使煤矿巷道的稳定性和巷道的整体质量都得到了很大的提升,降低了片帮出现冒顶的问题,大大提升了巷道施工的效果。利用掘进机设备对巷道进行主动支护,对原有的不稳定临时支护进行了强化,提升了巷道围岩的稳定性,为工作人员安全施工提供了保障,避免安全事故发生造成人员伤亡,影响煤矿企业的稳定和快速发展。
  结论:
  本文结合某煤矿实例,对破碎煤层巷道掘进与支护技术的相关问题进行了分析,在巷道顶板破碎的环境下,利用短掘短支技术,借助掘进机设备对临时支护进行改变,变为主动支护与超前支护,提高了巷道支护的作用和效果,保障巷道掘进环节的安全和稳定。
  参考文献:
  [1]王国柱.破碎煤层巷道掘进及支护技术研究[J].机械管理开发,2018,33(12):160-162.
  [2]申继伟,琚红波.松软破碎煤层巷道掘进和支护施工技术研究[J].煤,2017,26(05):38-39.
  [3]刘志炜.浅析松软破碎煤层巷道掘进和支护施工技术[J].技术与市场,2015,22(09):104-106.
  (作者单位:贵州省盘州市能源生产技术羊场指导站)
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