煤礦采煤掘進工作中高強支護技術(shù)應用研究

王大帥 　張威　吳晨鵬　劉棟林

摘要：作為世界第一煤礦開采大國，我國將近90%的煤炭開采作業(yè)都是在井下展開的，基于這一現(xiàn)實情況，如何進行深層礦井掘進支護的重要性就不言而喻了。一旦支護工作不到位，那么煤礦開采作業(yè)的安全性就難以得到保障，尤其是在地質(zhì)環(huán)境復雜的礦區(qū)。因此有效的高強支護技術(shù)對煤礦開采作業(yè)的安全性與質(zhì)量的保障具有十分重要的作用。所以，論文對高強支護技術(shù)在煤礦開采掘進作業(yè)中的應用情況展開了研究，旨在為業(yè)界人士提供一定的參考。

Abstract： As the largest coal mining country in the world， almost 90% of China's coal mining operations are carried out underground. Based on this reality， the importance of how to support deep mine tunneling is self-evident. Once the support work is not in place， the safety of coal mining operations cannot be guaranteed， especially in mining areas with complex geological environments. Therefore， effective high-strength support technology plays an important role in the safety and quality assurance of coal mining operations. Therefore， the paper carried out research on the application of high-strength support technology in coal mining excavation operations in order to provide certain reference for the industry.

關(guān)鍵詞：煤礦采煤掘進工作；高強支護技術(shù)；應用；研究

Key words： coal mining and excavation work；high-strength support technology；application；research

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）25-0253-02

0 引言

國內(nèi)煤礦開采深井作業(yè)活動越來越多，為了保證深井開采作業(yè)的安全性，高強支護技術(shù)應用而生，并在行業(yè)內(nèi)獲得了越來越多的認可。尤其是在我國地質(zhì)環(huán)境相對較為復雜的一些礦區(qū)，因為巖層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，所以開采作業(yè)特別依賴高強支護技術(shù)的應用。論文首先對高強支護技術(shù)的主要優(yōu)點以及具體應用進行了論述，接著分析了該種技術(shù)措施應用中出現(xiàn)的主要問題，然后論文對這一技術(shù)措施的創(chuàng)新應用進行了探討，具體內(nèi)容如下。

1 高強支護技術(shù)的優(yōu)勢

我國一直是煤礦開采的第一大國，同時也是煤炭能源需求的大國，經(jīng)濟的發(fā)展離不開煤炭開采活動。隨著開采量的加大，煤炭開采作業(yè)越來越深井化，開采作業(yè)的難度也在不斷升級。為了滿足煤炭開采作業(yè)的需求，新的開采技術(shù)應用而生并得到了廣泛應用，高強支護技術(shù)的產(chǎn)生和應用正好符合我國地質(zhì)環(huán)境較為復雜地區(qū)的煤礦開采作業(yè)。[1]在煤礦開采作業(yè)中，高強支護技術(shù)該技術(shù)在保證開采活動的穩(wěn)定性與安全性方面具有無法比擬的優(yōu)勢，具體有如下幾個：

①隨著礦井深度的加大，開采作業(yè)的難度系數(shù)與危險系數(shù)也會增大，借助高強支護技術(shù)可以實現(xiàn)礦井內(nèi)巖層與巷壁的加固與穩(wěn)定，提高巖層的承重力，使礦井巷道更加穩(wěn)固，增強采煤作業(yè)的可靠性與安全性[2]；②通過綜合比較，高強支護技術(shù)的性價比較高，成本耗費少，環(huán)境影響小，可實施性強；③在具體的應用中，該種支護措施所需的材料易于攜帶運輸、重量小，簡單易組裝，可以大大簡化操作人員的額任務量；④在高強支護技術(shù)下，礦井巷道維護工作的難度會大大降低，而且服役期限也可以延長，對于煤礦企業(yè)的發(fā)展來說，既能提高安全性，保證質(zhì)量，又能減少消耗，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。所以說高強支護技術(shù)應該得到廣泛推廣應用。

2 煤礦采煤掘進工作中高強支護技術(shù)的應用

深層礦井開采活動的安全有序開展離不開高強支護技術(shù)措施的應用。煤礦開采作業(yè)要根據(jù)礦井的實際情況來實施高強支護措施，以提高整個礦井巷道的預應力，防止巖層井壁出現(xiàn)坍塌或者裂縫。高強支護技術(shù)以懸吊原理為理論基礎(chǔ)，通過明確錨桿直徑、長度后，可提高其承載力、錨固力，提升錨桿穩(wěn)定性。對該項技術(shù)措施的應用，要注意間排距與應力傳遞，垂向應力等細節(jié)問題，才能最大限度地達到支護效果。

隨著礦井巷道的不斷延長，頂部巖層、巷壁的承重也在不斷增加，一旦超過負載力，就會出現(xiàn)礦井巖層塌陷或者礦井壁裂縫等問題，會對開采作業(yè)人員造成嚴重的生命財產(chǎn)威脅。另外，在一些地質(zhì)條件比較復雜的礦區(qū)，由于煤層較軟、地質(zhì)較軟的原因，開采掘進作業(yè)無法朝著固定的方向進行，而通過高強支護措施可以很好地解決這個問題，起到固化軟土地區(qū)巷道穩(wěn)定性的作用。通過高強支護技術(shù)的應用，可以大大增強巖壁的牢固性，防止巖壁出現(xiàn)裂縫或者變形等問題[3]。

隨著煤炭需求量的增多，礦井的深度也在不斷增加，相應的地質(zhì)條件也會月來了越復雜，開采作業(yè)的危險系數(shù)與難度也會不斷加大。我國煤礦開采作業(yè)工作者對深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)變動規(guī)律的認識并沒有發(fā)達國家全面，同時相關(guān)防控技術(shù)措施也相對較為落后。所以在深層礦井采掘過程中，采煤人員對地層變動規(guī)律的了解程度并不深，同發(fā)達國家相較，中國煤礦采煤技術(shù)還處于比較落后的局面。在煤礦開采作業(yè)中，為了讓高強支護措施發(fā)揮出應有的效果，就要加強對地質(zhì)變動信息數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)測，及時掌握地質(zhì)變化狀況，以便在第一時間作出反應，減少風險事故的發(fā)生幾率。

在煤礦開采行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，經(jīng)過越來越多的開采作業(yè)實踐，我國在高強支護技術(shù)措施的應用也積累了一定的經(jīng)驗基礎(chǔ)，通過與多種先進技術(shù)的結(jié)合使用，使得煤炭開采作業(yè)安全性得到了很大的提高。但是，因為我國煤礦地質(zhì)環(huán)境復雜，再加上其它因素的影響，在高強支護技術(shù)措施的應用方面仍然存在一些問題需要注意。

3 高強支護技術(shù)應用過程中存在的問題

在實際煤礦開采掘進作業(yè)中，高強支護技術(shù)措施也會出現(xiàn)一些問題，比如在初期的支護準備中，有可能會發(fā)生巖體滑動或者裂縫問題，要是支護措施的預應力大于超過當前應力，就能防止巖體出現(xiàn)變形或裂縫，對重壓下的圍巖起到穩(wěn)固作用，從而提高開采掘進作業(yè)的安全性。要是高強支護措施下預應力小于當前應力，就會導致危險事故的發(fā)生。應為該技術(shù)措施的實施具有一定的隱蔽性，所以即便施工參數(shù)值可以確定，也無法預測開采過程中會出現(xiàn)什么樣的意外，隨著煤炭開采作業(yè)的進行，巖體受壓力會越來越大，開采掘進的難度系數(shù)與危險系數(shù)也會升高。如果沒有高強支護技術(shù)措施就會導致礦井坍塌，巖層頂板垮落等事故發(fā)生。

我國水文地理環(huán)境復雜，煤礦開采掘進作業(yè)過程會遇到多種惡劣環(huán)境，例如大傾角巷道高幫、沿空巷道、應力巷道等。在這種地理條件下，開采作業(yè)的難度是無法想象的。有的情況下，即便是高強支護技術(shù)措施也無法改變開采的難度。由于地質(zhì)條件復雜，所以很容易出現(xiàn)巷道頂部形變、裂縫、坍塌事故，尤其是在初期開采作業(yè)中中已經(jīng)出現(xiàn)了嚴重的變形的時候，開采風險會更大。

在使用高強支護技術(shù)措施前，要有專業(yè)的人員設(shè)計技術(shù)措施的實施方案，以規(guī)劃方案為依據(jù)，對該技術(shù)措施的實施情況進行監(jiān)督管理，確保支護效果的得以實現(xiàn)[4]。在技術(shù)措施的實施過程中，要注意錨梁的安裝，以進一步增強高強支護的穩(wěn)固性，即使礦井巷道墻體很高，錨梁承壓力很大的情況下，也能保證開采掘進作業(yè)的有序、安全進行，從而保證采煤作業(yè)順利進行。但是在實際的采煤掘進活動中，因為具體開采流程的不確定性，所以開采作業(yè)的安全可靠性也會受到很大的影響。

4 煤礦采煤掘進工作中高強支護技術(shù)的創(chuàng)新應用

通過上文分析輪速可以看到，在高強支護技術(shù)的應用中仍然存在一些問題，為此，必須要進行高強支護技術(shù)措施應用的優(yōu)化與創(chuàng)新，具體可以從以下幾個方面來努力：

①巷道的主動支護。深層礦井高強支護措施實施的同時，要借助礦井巷道圍巖的承壓力，增強巖體的預應力，提高礦井巷道自主支護的能力，使得該項技術(shù)措施的安全性與穩(wěn)定性得以提高。

②施工前考察現(xiàn)場的具體情況。在施工前，應該做好地質(zhì)條件與環(huán)境的勘察工作。明確煤礦開采條件，綜合評估施工難度，考察內(nèi)容包括地貌地形、地質(zhì)條件、溫度等，并結(jié)合所學知識，計算各項參數(shù)，選取最可靠、最合理的支護方法，確保采煤作業(yè)有序進行。

③高強支護聯(lián)合應用。在煤礦開采掘進的過程中，根據(jù)礦井的實際情況和開采作業(yè)的需求可以將其它支護措施與高強支護技術(shù)聯(lián)合起來，有利于提高巷道穩(wěn)固性，確保采煤作業(yè)人員的生命安全。

5 結(jié)語

煤礦開采掘進作業(yè)中，通過高強支護技術(shù)措施的使用，使得開采工作的穩(wěn)定性與安全性得到了更好的保障。該技術(shù)措施的實施不僅獲得了業(yè)界的認可，大大降低了開采作業(yè)的難度，尤其是地質(zhì)條件復雜地區(qū)的煤礦開采作業(yè)，提高了開采作業(yè)的安全性，而且有利于煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益最大化目標的實現(xiàn)，應該廣泛推廣應用。

參考文獻：

[1]孫長城.煤礦采掘中的高強支護技術(shù)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（16）：70.

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[3]武杰.探究高強支護技術(shù)在煤礦采煤掘進工作中的應用[J].煤礦現(xiàn)代化，2015（06）.

[4]史文濤.淺析高強支護在采煤掘進過程中的技術(shù)應用[J].黑龍江科技信息，2016（20）.

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[6]李偉，程久龍.深井煤巷高強高預緊力錨桿支護技術(shù)的研究與應用[J].煤炭工程，2010（01）.