煤礦采煤掘進工作面高強度支護技術的應用探析

耿建軍 張蒼 揚毅

摘要：最近這些年，高強支護技術在煤礦開采工作中得到了廣泛地應用，并且也取得了很好的使用效果，該項技術在煤礦安全生產(chǎn)中發(fā)揮了保障性作用，并且也提升了煤礦的產(chǎn)量，是決定煤礦企業(yè)都能夠按時完成作業(yè)量的關鍵技術。所以，相關技術人員在未來的發(fā)展中，需要加大高強支護技術的探索以及創(chuàng)新力度，對其進一步加以優(yōu)化，使其能夠成為煤礦企業(yè)發(fā)展過程中的技術支撐，這樣一來也能夠為推動我國的經(jīng)濟建設奠定良好的基礎。

關鍵詞：煤礦采煤;掘進工作面;高強度;支護技術;應用

1高強支護應用技術的原理

高強支護技術就是在煤礦生產(chǎn)中的應用主是利用錨桿或者鋼絲網(wǎng)等輔助設備進行支護的一項技術，而在地質(zhì)結(jié)構(gòu)非常復雜的煤礦開采中，我們可以采用兩種或者多種支護技術來進行煤礦的開采，這樣的話能更好的保證采煤過程中的安全性，因為在如此復雜的開采結(jié)構(gòu)中，頂板會遭受到非常大的開采壓力，所以它會出現(xiàn)變形的危險，而高強支護應用技術機就能利用支護的原理，提高巷道周邊巖層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，讓巷道的結(jié)構(gòu)能夠更加的科學合理，并能夠承擔起負荷量比較大的載體，在一定程度上降低了因為壓力過大出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，由此可見，高墻支護應用技術還具有經(jīng)濟性和安全性的優(yōu)勢，所以高強支護技術在煤礦開采中的應用是比較多的。

2煤礦采煤掘進工作面支護存在問題的主要原因

通過現(xiàn)場分析和理論研究發(fā)現(xiàn)，導致出現(xiàn)較大變形破壞的原因主要有如下幾個方面。第一，工作面巷道圍巖整體的強度相對偏低。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。第二，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。第三，從巷道原支護情況來看，在支護時對頂板選擇使用的是錨桿支護，配合使用了鋼筋網(wǎng)，對兩幫設計采用的是錨桿支護，但是不論是巷道頂板和底板的錨桿均沒有使用支護鋼帶，導致各個支護體之間并沒有形成一個完整的支護結(jié)構(gòu)，影響到巷道整體的支護效果。

3煤礦采煤掘進工作面高強度支護技術的應用

3.1噴射混凝土支護技術

噴射混凝土支護技術能夠有效在較為深層的煤礦內(nèi)部進行支撐和穩(wěn)固工作，混凝土作為一種高效的建設材料與支撐材料，它能夠有效的幫助煤礦的巷道空間進行穩(wěn)固。由于地底工作的操作空間相對較小，特別是對深層次的空間開展會面臨較為困難的工作結(jié)構(gòu)，噴射混凝土的方法可以有效的規(guī)避這些操作困難，克服地底的復雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)圍巖的穩(wěn)固與發(fā)展。噴射混凝土支護技術主要具有以下工作內(nèi)容：第一，在噴射過程之中，相關工作人員必須采用較強的支護結(jié)構(gòu)以確保在噴射過程之中不會引發(fā)震動，造成煤層沖擊過大。第二，工人要在噴射中注意方向和加固問題，以確保穩(wěn)固整體煤礦開采的穩(wěn)定性。第三，混凝土的噴射主要有潮式噴射與濕式噴射兩種方法，人們要在合適的環(huán)境之下選擇最為適合當前開采過程中的噴射技術。潮式噴射主要是借助水泥與骨料的有效融合，在加入一定的清水，使得原料進行攪拌，形成一種較為濕潤的流動液體，之后再借助壓縮空氣箱進行定位噴射。在噴射過程之中也要加入合適的速凝劑魚水，從而有效地讓這些混凝土發(fā)揮支撐作用。濕式噴射是在噴射之前將水、水泥、骨料等進行充分融合，再借助相應的噴射設備輔助噴射，以達到快速噴射工作目的和工作要求。這兩項技術的有效應用能夠為混凝土支護發(fā)揮巨大作用，在攪拌的過程之中，工作人員需要根據(jù)合適的地下環(huán)境選擇適當容量的速凝劑，以便混凝土在噴射完成之后可以迅速的完成固定狀況。

3.2錨桿支護技術

在我國煤礦開采環(huán)節(jié)中，通過高強支護的原理分析出該技術可以有效提升該工程內(nèi)部的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，原理中講述其通過應力的提升來完成，錨桿作為整個工程中的重要一部分，是通過噴漿、U型鋼組成了一個共同的體系并且形成了一組“錨、注、架”的支護，以此提升山體的穩(wěn)固程度并能夠增加煤礦開采的深度且加大開采力度并不會影響到工程環(huán)境。當前西方有許多國家已經(jīng)將這種技術應用的很好了，比如德國在該技術的應用下已經(jīng)成為了全球煤礦開采深度最深的國家，該國家也有一些特殊的巖石結(jié)構(gòu)，也在該結(jié)構(gòu)作用下使得應力增加、牢固程度增加。對于我國增加錨桿支護技術的主要策略，可以將本身具有伸展功能的錨桿用與高強度支護技術的應用中，錨桿的延伸可用于有效地抑制道路周圍巖壁的變形，在圍繞道路的巖壁的初始變形階段期間，煤礦人員可以延伸錨桿體以改善錨桿阻力，進而在采煤過程中保持支護的伸長和道路變形且有效地解決問題。

3.3光爆錨噴支護技術

在煤礦采煤掘進中，使用光爆錨噴支護技術的時候應該合理設置光爆錨噴網(wǎng)的參數(shù)，具體包括炸藥用量、不耦合系數(shù)、實際裝藥的結(jié)構(gòu)、最小抵抗線以及炮孔間距數(shù)值等等。在確保光爆錨噴的各項系數(shù)得以有效把控的基礎之上，才能夠為充分保障巷道的支護效果提供良好的環(huán)境，這樣一來也能夠起到加強采煤掘進安全性的作用。光爆錨噴技術的具體使用原理如下：主要是為了能夠充分將錨桿的懸吊作用充分發(fā)揮出來，在圍巖周邊的較深位置處，使礦井巷道中的光爆錨噴網(wǎng)形成特定面積的加固拱，從而起到加強圍巖補強效果的作用，以此來有效提升巷道深部圍巖的穩(wěn)定性。與此同時，還可以充分發(fā)揮出組合梁的功能，其不僅能夠有效改變圍巖的應力環(huán)境，同時還能夠加強巷道頂板荷載和底板荷載，起到控制圍巖的變形程度和圍巖松動程度的作用，起到支護作用。光爆錨噴技術的使用，不僅適用范圍較廣，同時其安全性也相對較強，能夠在花費較少的成本的基礎之上，起到很好的巷道圍巖支護作用。

3.4聯(lián)合高強支護技術

通常意義上所說的聯(lián)合高強支護技術，重點應用在噴射混凝土支護構(gòu)造功能退化的時候，此時的支護構(gòu)造，依然不能完全保證深部巷道的完整性，有可能出現(xiàn)變形或者是流動的問題。在具體應用的時候，操作人員需要使用U型鋼可伸縮支架。在這其中，U型鋼可伸縮支架能夠有效適應巷道的具體情況，根據(jù)巷道的變形進行調(diào)整，并控制煤層構(gòu)造的側(cè)向變形，兼顧到巷道的頂板。聯(lián)合高強支護技術需要結(jié)合混凝土，金屬網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)，塑料網(wǎng)等多種類型的材料，鋼筋網(wǎng)背板的應用是最為廣泛的。操作人員需要先觀察巷道頂板，然后把鋼筋網(wǎng)背板和錨桿結(jié)合到一起，使用u型鋼可伸縮支架，構(gòu)造成更加強大的聯(lián)合支護結(jié)構(gòu)，提高深層巷道的穩(wěn)定性。

4結(jié)束語

煤礦資源需求不斷增長，應充分借助技術優(yōu)勢，進一步提高煤礦采掘工作效率，為社會穩(wěn)定發(fā)展提供充足的煤礦資源。不斷加強技術研究，為施工人員提供更加安全的開采環(huán)境。實際采煤工作中，應強化落煤方法和支護方法的應用，采用高強支護技術，縮短開采掘進周期，提升企業(yè)經(jīng)濟效益，充分結(jié)合光爆錨噴網(wǎng)技術、聯(lián)合高強支護技術、噴射混凝土支護技術優(yōu)勢，對巖道穩(wěn)定性進行合理控制。對煤礦巷道進行科學管控，實現(xiàn)對其形態(tài)管理，有效提高支護強度，解決巖層和巷道不穩(wěn)定問題。

參考文獻

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