煤礦采煤掘進(jìn)工作中高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

劉敬斌 姚樹陽 張培亭

摘要? 煤炭資源是社會(huì)發(fā)揮發(fā)展建設(shè)中最常用的能源資源。隨著社會(huì)發(fā)展需求的提升，如今，地表煤炭資源的開采已經(jīng)基本完成，而要想滿足人民群眾的需求，相關(guān)煤炭企業(yè)就要加大對(duì)煤炭的深度開采，在這一工作背景下，對(duì)煤礦開采掘進(jìn)的難度不斷提升。因此，相關(guān)人員在進(jìn)行實(shí)際的煤礦掘進(jìn)工作中，要合理地應(yīng)用信息化技術(shù)，不僅能保證施工人員的安全，同時(shí)也能夠保障煤礦開采工作的順利進(jìn)行。鑒于此，本文以煤礦采煤掘進(jìn)工作為切入點(diǎn)，分析高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的概念及作用，然后分析了高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在煤礦采礦掘進(jìn)工作中實(shí)際應(yīng)用，闡述了高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新措施。

關(guān)鍵詞：煤礦 高強(qiáng)支護(hù)技術(shù) 應(yīng)用 措施

Application of High-capacity Support Technology in Coal Mining Tunnels

LIU Jingbin YAO Shuyang ZHANG Peiting

（Zhaolou Coal Mine of Yancoal Heze Energy and Chemical Co.， Ltd.， Heze， Shandong Province， 274705 China）

Abstract： Coal resources are the most commonly used energy resources in social development and construction. With the increasing demand for social development， the mining of coal surface resources has basically ended. Therefore， in order to meet people's needs， relevant coal companies need to increase the depth of coal mining. The background of this article is that the difficulty of mining coal and tunnels has increased. Therefore， relevant personnel should reasonably apply information technology in actual coal mine excavation work， not only to report on the safety of construction personnel， but also to ensure the smooth progress of mining work. Therefore， this article uses coal mining and mining. This article takes the concept and function of high-strength support technology as the starting point， analyzes the practical application of high-strength support technology in coal mining and tunnel engineering， and proposes the application and innovative measures of high-strength support technology.

Key Words： Coal Mining; High-capacity Support Technology; Application; Measure

1 高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)概述

在煤礦采煤掘進(jìn)工作中，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)能夠?qū)?jiān)固性不穩(wěn)定的圍巖進(jìn)行支撐。合理地應(yīng)用高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)，一定程度上能確保煤礦深井巷道中的圍巖承載力得以提升，使得煤礦采煤掘進(jìn)工作安全性得以提升，從而也保障了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的提升。另外，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)還具備一定的穩(wěn)定性，能夠適應(yīng)于各種復(fù)雜的施工環(huán)境，并不會(huì)因外界的因素而停止工作。除此之外，這項(xiàng)技術(shù)在組裝操作和設(shè)備方面靈活便捷，也減輕了施工人員的工作壓力。因此，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)受歡迎程度逐漸提升，且使用率逐漸提升，有效地保障了深井巷道壽命的延長(zhǎng)，減少企業(yè)采煤經(jīng)濟(jì)成本的浪費(fèi)[1]。

2 高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)所具備的作用分析

2.1功能分析

在最早時(shí)期的煤炭開采工作中，大多數(shù)地區(qū)在一般情況下所使用的開采方式是土壤淺層或地表等方式，技術(shù)水平受到了一定的限制，在實(shí)際開采工作中因地表以及淺表存在一定的便利性，同時(shí)成本較低，并且能夠使開采的整個(gè)過程得到安全方面的保證，能夠有效防范隨時(shí)可能出現(xiàn)的安全事故。但是，由于社會(huì)的不斷進(jìn)步，在煤炭資源方面的需求量越來越多，逐漸增加了煤炭開采量。隨著開采技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，目前，我國煤炭開采的發(fā)展趨勢(shì)主要傾向于地下開采，這樣使開采過程增加了一定難度，隨之增加了一定的危險(xiǎn)系數(shù)。開采人員的工作需要在較深煤層中完成，但是，由于區(qū)域的不同，地質(zhì)條件與土壤等均具有一定的差異性，導(dǎo)致在實(shí)際開采過程中煤炭頂板的穩(wěn)定性始終處于一種變化狀態(tài)，如果并未做到科學(xué)、合理、有效地控制，將會(huì)引發(fā)一些安全事故，因此，在煤炭的實(shí)際開采中需要對(duì)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行合理使用，這樣才能確保頂板擁有一定的穩(wěn)定性，進(jìn)而使開采人員在實(shí)際掘進(jìn)過程中得到安全方面的保障，同時(shí)需要引起注意的是，必須實(shí)施巷道加護(hù)工作，其目的在于防止發(fā)生坍塌問題，在保證煤礦掘進(jìn)安全性的同時(shí)，還需要強(qiáng)化其穩(wěn)定性[2]。

2.2特點(diǎn)分析

進(jìn)行高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用作業(yè)中，因并未對(duì)實(shí)際操作制定嚴(yán)格要求，同時(shí)操作內(nèi)容相對(duì)來說較為簡(jiǎn)單，企業(yè)在運(yùn)用此技術(shù)過程中不必投入大量資金，一定程度上能夠控制安全管理方面上的資金投入。另外，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的組裝操作方式也是比較便捷的，還能在一定程度上確保質(zhì)量有所提升，進(jìn)行實(shí)操作業(yè)中，其適應(yīng)環(huán)境的能力較好，使用壽命較長(zhǎng)，減少了企業(yè)成本的消耗，能夠有效保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以，企業(yè)進(jìn)行實(shí)際煤炭開采工作中，要重視對(duì)高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的合理應(yīng)用，確保煤礦巷道的穩(wěn)定性提升，確保施工作業(yè)的順利進(jìn)行。

3 高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的工作原理

在實(shí)際的工程作業(yè)中，想要保證巷道支撐的堅(jiān)固效果，減少事故發(fā)生的可能性，就要要求相關(guān)施工人員全面掌握巷道的實(shí)際狀況，才能夠確保所應(yīng)用的支護(hù)技術(shù)能夠充分發(fā)揮其最大的效果。另外，想要保障錨桿的承載能力提升，相關(guān)施工人員就要在施工作業(yè)前期，通過相關(guān)檢測(cè)方式，來檢查高強(qiáng)支護(hù)的穩(wěn)定性[3]。由于煤礦井中的頂板通常是不穩(wěn)定的，容易出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象，所以需要借助高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)來確保頂板的堅(jiān)固性，提升頂板的承受力，確保施工環(huán)境的安全性。除此之外，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還在于能夠緩解頂板的垂直壓力，提升巷道頂板的強(qiáng)度。

4 煤礦采煤掘進(jìn)工作中的技術(shù)應(yīng)用

4.1在軟巖巷道中的應(yīng)用

長(zhǎng)久以來，煤礦采掘工作具有一定的難度，特別是軟巖巷道中的支護(hù)工作，只有嚴(yán)格按照要求開展其支護(hù)工作，才能保證煤礦開采工作的正常開展，使煤礦安全事故發(fā)生率得到降低。一般情況下，軟巖巷道具有較差的穩(wěn)定性，而且大部分圍巖中具有非常發(fā)達(dá)的節(jié)理裂隙，導(dǎo)致在開展煤礦采掘工作的過程中很容易出現(xiàn)巷道變形的情況，對(duì)此可以利用高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)，降低頂板事故的發(fā)生率，保證軟巖巷道施工的進(jìn)一步開展[4]。在煤礦開采工作的開展中，為了降低軟巖巷道安全事故的發(fā)生率，對(duì)于煤礦企業(yè)中管理人員而言，需要根據(jù)煤礦開采的實(shí)際狀況對(duì)頂板支護(hù)的管理制度進(jìn)行優(yōu)化以及完善，使井下工作人員能夠有序以及高效地進(jìn)行煤礦開采工作，實(shí)現(xiàn)煤炭開采效率的進(jìn)一步提高。在煤礦支護(hù)過程中，煤礦企業(yè)的全體管理人員必須將自身應(yīng)具備的安全管理意識(shí)進(jìn)行提高，進(jìn)而保證煤礦支護(hù)工作的高效率，使煤礦頂板的安全性以及可靠性得到提高。在有效評(píng)價(jià)頂板支護(hù)設(shè)備的過程中，評(píng)價(jià)人員應(yīng)立足于支護(hù)設(shè)備的質(zhì)量、性能和穩(wěn)固3個(gè)角度展開評(píng)價(jià)工作，同時(shí)按照相關(guān)要求安排專業(yè)人員對(duì)支護(hù)設(shè)備進(jìn)行定期檢修，在煤礦采掘工作中，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮其真正價(jià)值，使井下工作人員能夠從根本上得到生命和財(cái)產(chǎn)安全的保障。

4.2光爆錨噴網(wǎng)技術(shù)

在煤礦采煤掘進(jìn)工作開展中，在高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)中，光爆錨噴網(wǎng)技術(shù)的使用率也是最高的，其主要原理在于以錨桿作為加固拱，能夠有效加固煤礦巖層，進(jìn)而加大巖層的穩(wěn)定性，同時(shí)可以使圍巖得到抗剪力的增加，有效增加巷道支護(hù)的整體強(qiáng)度。當(dāng)巷道圍巖的深度比較深時(shí)，可以提升圍巖的固定性及穩(wěn)定性，進(jìn)而防止圍巖上方出現(xiàn)巖層變形以及松動(dòng)等情況，為采煤掘進(jìn)工作過程中的安全建立牢固基礎(chǔ)。在采煤掘進(jìn)過程中針對(duì)光爆錨噴網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)于可能發(fā)生散落情況的巖層而言，可以利用錨桿強(qiáng)大的懸吊功能，通過具有較好穩(wěn)定性的圍巖結(jié)構(gòu)來固定這些巖石，然后利用錨桿的支撐功能，有效支撐圍巖結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使圍巖荷載得到降低，確保巷道具備一定的穩(wěn)定性。此外，在光爆錨噴網(wǎng)技術(shù)的有效使用中，錨桿還具備了較強(qiáng)的補(bǔ)強(qiáng)作用，通過對(duì)煤礦巷道周圍進(jìn)行錨桿的設(shè)置，便能夠使巷道結(jié)構(gòu)得到完整性的保護(hù)，大大提高巷道周圍的圍巖穩(wěn)定性，其原理在于錨桿能夠承擔(dān)起圍巖的一部分荷載，進(jìn)而大大降低圍巖所承受的荷載[5]。

4.3噴射混凝土支護(hù)的應(yīng)用

根據(jù)實(shí)際調(diào)查情況，噴射混凝土支護(hù)技術(shù)也廣泛用于煤礦開采和隧道掘進(jìn)等高強(qiáng)度支護(hù)工作中。該技術(shù)主要有兩種形式：干噴混凝土以及水泥裹砂噴射混凝土。這兩種噴射混凝土支護(hù)技術(shù)各有優(yōu)勢(shì)，并且都對(duì)加固煤礦巷道有良好的作用。第一，在應(yīng)用干噴混凝土支護(hù)技術(shù)時(shí)，需要加入一定比例的水泥、混凝土、促進(jìn)劑等原材料，然后將其充分?jǐn)嚢琛⒒旌?，接著將適量的水倒入，最后通過噴砂機(jī)噴涂在煤礦掘進(jìn)過程中所形成的巷道圍巖上，待混合物固化后即可達(dá)到鞏固的效果。第二，在應(yīng)用水泥裹砂噴射混凝土支護(hù)技術(shù)時(shí)，主要是將符合規(guī)格的水泥和砂粒充分混合，然后通過抽氣或壓縮空氣等方式將其噴灑在煤礦巷道的圍巖上，以達(dá)到加固的目的。因此，在實(shí)際運(yùn)用過程中，煤礦公司必須充分考慮煤層的實(shí)際情況，例如地質(zhì)條件、隧道技術(shù)、煤層狀況等，以決定采用哪種噴射混凝土支護(hù)技術(shù)，制定相應(yīng)的施工方案，準(zhǔn)備好原材料和設(shè)備，并按照規(guī)定進(jìn)行施工，以此來確保煤礦開采和巷道掘進(jìn)工作的正常進(jìn)行。

4.4聯(lián)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)

所謂聯(lián)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)就是將U型鋼架和錨桿的錨背進(jìn)行有效的連接，通過這種聯(lián)合的方式，能夠控制圍巖變形問題的發(fā)生，提升支護(hù)效果。在煤礦開采過程中，可以將高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)和其他技術(shù)結(jié)合起來使用，以減少地質(zhì)應(yīng)力變化帶來的不利影響，同時(shí)也可以有效改善巷道的穩(wěn)定性，并確保采礦施工環(huán)境的安全性。作為采礦工作人員與外界之間的溝通渠道，巷道穩(wěn)定性的提高有助于確保采礦工作人員的人身安全。例如，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)和巖錨梁技術(shù)的組合。巖錨梁技術(shù)是一種通過注漿適當(dāng)深度的長(zhǎng)錨桿將鋼筋混凝土梁錨固在巖石上的應(yīng)用技術(shù)。長(zhǎng)的錨桿和巖壁可以通過摩擦傳遞載荷，有效地分擔(dān)了高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)產(chǎn)生的壓力。在巖錨梁技術(shù)有效的承擔(dān)下，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用起來更加穩(wěn)定，并且可以提高支撐效果的穩(wěn)定性[6]。

4.5可縮性支架的應(yīng)用

根據(jù)實(shí)際調(diào)查，目前世界上有多種形式的高強(qiáng)支護(hù)，在這項(xiàng)技術(shù)中，可縮性支架應(yīng)用是最為廣泛的一種，應(yīng)用期間也可以完成雙向伸縮。在我國，某些礦山的巷道面積相對(duì)較小，在開采過程中，由于受到多種因素的影響，工作人員很容易損壞巷道的側(cè)壁，從而大幅提高煤礦開采和隧道掘進(jìn)工作的總體風(fēng)險(xiǎn)。煤礦企業(yè)采用可伸縮式支架可以有效提高巷道的整體承壓能力，使其可以承受更大的負(fù)荷，從而創(chuàng)造一個(gè)更加牢固、穩(wěn)定的支護(hù)環(huán)境。如果有效地保證了煤礦生產(chǎn)過程中工作環(huán)境的整體安全，那么也將大大地提高采礦工作人員的工作效率和質(zhì)量，甚至產(chǎn)生超出預(yù)期的煤礦開采和掘進(jìn)的工作效果，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)收益。

5 高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在煤礦采煤掘進(jìn)工作具體的應(yīng)用措施

5.1壓力監(jiān)測(cè)

隨著高強(qiáng)技術(shù)的不斷應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)與煤礦的實(shí)際開采環(huán)境相結(jié)合，在合理設(shè)計(jì)礦井支護(hù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)各項(xiàng)規(guī)章制度予以完善。特別是針對(duì)礦井的受力部位，應(yīng)對(duì)高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的有效性予以保證，使得煤礦巷道的穩(wěn)定性受到一定的影響。除此之外，對(duì)于礦井頂板和邊壁的受力情況，相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人要提高實(shí)施監(jiān)測(cè)程度，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)周圍土質(zhì)所發(fā)生的輕微的變化，以確保整體的支護(hù)結(jié)構(gòu)可以與施工的具體要求相一致。在高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)性能的影響下，應(yīng)充分了解該技術(shù)，有效地減少由于疏忽大意所引起的開采問題。

總體來說，該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用之前，相關(guān)負(fù)責(zé)人員應(yīng)密切關(guān)注巷道變形的位置和引起巷道變形的成因，對(duì)變形范圍進(jìn)行有效的控制，以免對(duì)支護(hù)的效果帶來一定的影響。高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的過程中，對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的深層次內(nèi)容，管理層要有充分的了解，并對(duì)煤礦巷道的承壓力和巖層結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在科學(xué)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的框架進(jìn)行搭建，以此使由于煤礦事故而引起的經(jīng)濟(jì)損失得到有效的減少。

5.2先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)

要確保整個(gè)采煤工作的有效進(jìn)行，企業(yè)及有關(guān)部門則要重視起對(duì)高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新和完善。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新的背景下，國內(nèi)的煤礦開采技術(shù)也取得了一定的進(jìn)步，逐漸朝著智能化的方向發(fā)展，一定程度上也提高了采煤的工作效率。此外，煤礦企業(yè)也要借鑒國外研究創(chuàng)新的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我國的高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行更新改造，這樣才能夠確保煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，滿足社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需求。

6 結(jié)語

綜上所述，在煤礦開采和巷道工作中，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用為煤礦工程提供了相應(yīng)的技術(shù)幫助，還為煤礦企業(yè)帶來了經(jīng)濟(jì)利益。當(dāng)前，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展背景下，對(duì)于煤礦掘進(jìn)工作的要求不斷提升，因此，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新和研發(fā)高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)，充分發(fā)揮其在煤礦企業(yè)中的有效作用，以促進(jìn)煤礦企業(yè)有序、快速地發(fā)展。

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