煤礦掘進工作面支護技術的研究應用

張志剛

摘要：在采煤掘進工作面施工的過程中，面臨的支護難題也較為突出，影響到采掘工程開展的效果。而充分結合采掘工作所處的地質(zhì)條件，選擇使用高強度支護技術，推動各個支護體之間的耦合性，對于提升支護效果較為關鍵。在具體操作時，較為關鍵的內(nèi)容就是提升支護體的耦合性，形成相互協(xié)調(diào)、變形適當?shù)闹ёo方案。

關鍵詞：煤礦掘進;工作面;支護技術;研究應用

引言

煤礦生產(chǎn)中，工作人員需根據(jù)煤礦生產(chǎn)實際，采取有效措施不斷完善煤礦掘進方案，適度優(yōu)化煤礦的生產(chǎn)條件，使工作面設置更為合理，而這也是煤礦生產(chǎn)質(zhì)量得以改進的重要前提，有利于增大煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。

1 煤礦采煤掘進工作面支護現(xiàn)狀分析

從現(xiàn)場勘查情況來看，工作面施工以來巷道整體出現(xiàn)了較為嚴重的變形問題，在勘查中，選擇使用了“十字布點法”對巷道整體的變形情況進行了監(jiān)測。通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，巷道整體的變形情況為：第一，巷道頂板出現(xiàn)了明顯的煤層脫落問題，頂板支護用的錨桿也出現(xiàn)了不同程度的拉斷問題，連接錨桿的鋼帶也出現(xiàn)了破斷，部分位置鋼絲網(wǎng)出現(xiàn)了嚴重破壞?，F(xiàn)場施工人員，對頂板出現(xiàn)嚴重破壞的問題，選擇使用了木垛的方式進行支護，但是從支護效果來看，效果相對較差。第二，巷道底板出現(xiàn)的底鼓問題較為明顯。從現(xiàn)場測量來看，最大位置的底鼓數(shù)量超過了1.3m，對巷道正常使用帶來了嚴重影響。由于巷道出現(xiàn)的嚴重底鼓問題，導致巷道高度平均減少量超過了1m。第三，巷道兩幫整體也出現(xiàn)了明顯的收斂，片幫問題較為突出，導致巷道留設的煤柱明顯的變小。第四，在巷道的兩底角的位置有明顯的鼓起問題，這表明巷道在原有支護狀態(tài)下，整體的支護效能已經(jīng)完全的喪失。

2 煤礦掘進工作面的影響因素

2.1工作面巷道圍巖力學特征。

一般來說，巷道頂?shù)装鍘r層強度有限，在高強度和高壓力下，巷道頂板和兩幫壓力過于集中，最終導致這兩處巖層出現(xiàn)塑性變形，底鼓現(xiàn)象越來越明顯，影響到巷道頂板和兩幫巖層的穩(wěn)定性。從現(xiàn)場勘查和實驗室分析來看，巷道圍巖整體強度不高，但是巷道所處位置整體的地應力相對復雜，這就導致在巷道的兩幫和頂板的位置容易出現(xiàn)應力集中的問題。從而導致在巷道的兩幫、頂板等位置的巖石出現(xiàn)了嚴重的塑形變形，最終導致巷道整體出現(xiàn)了較為突出的變形問題，影響到巷道的正常使用。

2.2支護結構不合理。

現(xiàn)階段，工作面采用的是頂板錨桿支護和頂板加掛金屬網(wǎng)等形式，并在兩幫和頂板處設計帶鋼帶的支護形式，?？偟膩碚f，該種支護形式容易對巷道圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。對于特殊的工作面，煤礦企業(yè)往往會采用錨網(wǎng)和U型鋼結合的支護形式，但鋼帶和鋼支架等在剛度和強度方面無法保持同步。隨著采掘工作的不斷推進，整體支護裝置無法同時起到支護作用，進而出現(xiàn)變形情況，不利于巷道圍巖穩(wěn)定性的維護。在巷道的支護過程中，選擇的U型鋼支架、鋼帶等在強度、剛度等方面表現(xiàn)出明顯的不耦合的問題，各個支護體之間并不能起到共同變形、承載的目標，對巷道整體的穩(wěn)定性也帶來了較大的影響。

2.3工作面開采擾動。

在巷道實際掘進過程中，巖層表面收斂量會大幅下降，此時巷道頂?shù)装宸€(wěn)定性較好，但在采煤作業(yè)后，在采煤動壓作用下，工作面巷道頂板會呈現(xiàn)明顯的下沉趨勢，巷道煤柱變形明顯。工作面開采過程中，產(chǎn)生的擾動問題明顯。在巷道剛開始掘進的過程中，巷道圍巖整體的變形相對較小，頂板、底板及兩幫也相對穩(wěn)定，但是隨著工作面的不斷向前推進，出現(xiàn)了較多的采動壓力，巷道的變形量也隨之增加，特別是工作面巷道頂板也出現(xiàn)了較為明顯的下沉，兩幫煤柱也因此出現(xiàn)了明顯的壓縮變形問題。

3 煤礦掘進工作面支護技術的應用

3.1錨桿支護。

開展錨桿支護操作期間，首要工作為依據(jù)操作方案科學的選取儀器、工人，并且規(guī)劃工作流程，保證施工與臨時支護工作完結方能夠依據(jù)安全標準開展敲幫問頂。之后在施工巷道周邊巖層展開鉆孔，同時依據(jù)操作方案判定鉆孔方位以及其他數(shù)據(jù)，保證鉆孔效果，鉆孔工序完結后方能夠進行錨桿的裝設。錨桿裝設前需要填充錨固劑，之后裝設錨桿，借助錨桿鉆機引起桿體攪動錨固劑，待固化之后裝設托板與螺母，按照規(guī)定扭力擰緊螺母，從而保證錨桿的裝設質(zhì)量。

3.2壓力監(jiān)測。

在推行高強支護技術時，相關技術人員需要根據(jù)煤礦采煤掘進的具體情況以及煤礦巷道建設等制訂有效的管控措施。尤其是在巷道頂部及巷壁壓力處置上，高強支護技術的應用必不可少，可避免巷道穩(wěn)定性受到影響。另外，工作人員還要對巷道頂部壓力開展有序監(jiān)測，借助頂板離層儀等設備，時刻監(jiān)測頂板壓力，維護支護體整體結構的安全。雖然高強支護技術功能性較強，但如果在使用時沒有對該項技術進行全面的了解和規(guī)劃，容易導致煤礦頂板在開采時出現(xiàn)問題。因此，相關工作人員需要在支護體建立初期對巷道變形問題進行處理，將變形量控制在合理范圍內(nèi)，避免支護效果受到影響。在進行技術推廣時，管理者應首先對技術內(nèi)容進行深入了解，管理好煤礦巖層結構數(shù)據(jù)及其他信息，讓支護系統(tǒng)更具穩(wěn)定性特征，避免給煤礦企業(yè)帶來經(jīng)濟損失。

3.3地質(zhì)構造區(qū)加強支護。

若是施工位置地質(zhì)結構比較繁瑣，則礦山壓力可能比較獨特，從而造成冒頂問題的出現(xiàn)，在此種情況下則需要進行加強支護。施工位置距離斷層較近時，由于斷層周邊應力比較聚集，則必須應用鉆探法展開探測，在確保斷層無異常的情況下，強化支護措施，然后才能夠向前掘進。通常情況下，能夠借助地質(zhì)勘測掌握有關數(shù)據(jù)，不過在礦層厚度波動較大、存儲狀態(tài)比較特殊的位置基本上無法借助勘測收集數(shù)據(jù)。對此，在礦層波動較大的位置，需要關注礦層頂板的形態(tài)，科學的選取施工措施，在保證巷道成型的基礎上，同時必須盡可能的降低對頂板的損壞，避免冒頂問題的出現(xiàn)。若是礦層頂板出現(xiàn)碎裂，則必須采取有效的措施展開支護，有效的提高施工過程的安全性。對此，在進行支護期間必須依據(jù)頂板巖層的形態(tài)科學的選取支護形式。如今大多數(shù)巷道會應用雙巷施工，因此在施工構成中需要科學的選取煤柱寬度，保證煤柱可以良好的發(fā)揮支撐效用。

3.4高強支護的加固設計。

在巷道變形破壞嚴重的地方，工作人員可以采用合理的注漿加固方案。在此過程中，注漿加固所使用的設備主要是氣動高壓雙液化注漿泵。對于巷道頂板和兩幫變形破壞比較嚴重的區(qū)域，可以通過增加弧拱形支架的方式進行加固，為后續(xù)工作的開展創(chuàng)造有利條件?？偟膩碚f，在進行加固后，高強支護技術的應用效果更好。

3.5提高煤礦掘進支護工作的機械化程度。

煤礦在支護過程中通常會使用機械設備，根據(jù)實際的施工條件合理的選擇設備，相關施工人員在實際開采之前必須圍繞施工進行相關培訓，通過培訓在一定程度上提高施工人員的專業(yè)技能和理論知識，并且能夠提升其對所操作設備的了解，保證煤礦掘進支護過程中機械化程度有所提升。同時，煤礦施工單位必須定期為機械設備進行檢修，有效的縮減設備發(fā)生故障的概率，從而確保設備的性能，此外還能夠延長設備的使用壽命。

4 結束語

綜上所述，現(xiàn)階段，煤礦采煤掘進工作朝著更深層次和方向發(fā)展，但在地下開采時，容易出現(xiàn)很多風險，導致工作人員的生命安全受到極大的威脅。為此，很多煤礦企業(yè)開始在煤礦巷道之中應用高強支護技術，旨在減少煤礦頂板事故的出現(xiàn)。

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