煤矿掘进支护技术在复杂地质条件下的应用

【摘 要】随着经济的快速发展,经济容量越来越大,对能源的需求日益增加,对煤炭的需求需求也越来越大,而同时煤矿开采深度越来越大,必然造成地质条件的复杂多变,在复杂多变的地质条件下煤矿安全问题日益突出,对支护技术的要求越来越高.论文针对这个客观形势,对煤矿支护技术进行了探讨,希望对煤矿工作者有所帮助.

【关 键 词】复杂地质条件；煤矿掘进；支护技术；应用探讨

在进行综合采煤技术分析的过程中,利用锚网、炮采、等进行支护以及对采煤工艺技术进行改进,可以提高矿井掘进的效率.论文以某地质条件较为复杂的地区为例,对煤矿掘进支护技术的应用进行了分析研究.

1该煤矿掘进地区的地质条件

（1）该地区的地质条件该煤矿掘进区是拥有上百年历史的煤矿老矿区,但是断层多、矿井地压过大,煤层内地质赋存条件不稳定,且该区拥有十分复杂的水文地质条件,因此,该矿区是一个典型的深部矿井、高应力的软岩矿区.

（2）煤矿掘进的技术难点.该矿区在煤矿开采过程中主要存在以下几点困难：第一,伴随着矿井开采深度的不断推进,矿区的各个煤层的顶板岩性的变化较为明显,起拱围岩的应力升高趋势明显；第二,该地区矿井的顶底板以及煤层松软,容易破碎,在进行巷道掘进过程中,较难成形,且变形较为明显,巷道顶底板以及两帮发生了较大程度的收缩,因为变形的速度较快,因此该巷道进行支护的难度较大,开采中容易出现“前掘后修”的问题,若掘进中底板发生松软,又易引起卧机；第三,由于地质条件构造多、十分复杂,因此巷道的断层也多,有大坡度的巷道也多；第四,该矿区的矿井中.薄煤层的煤矿储量在总储量中所占比例较大,因此在对薄煤层进行开采时,巷道回采掘进支护主要以半煤岩巷或者煤巷为重点,在对半煤岩巷进行掘进时,对掘进技术以及掘进支护设备的要求较高,所以保证半煤岩巷的快速掘进成了保证该矿区煤矿正常开采的关键所在；第五,由于我国长期采用的是传统的掘进支护技术,未能完全与世界先进的机械化掘进技术结合,在管理和技术上都存在较大的难度；第六,该矿区的现有煤矿掘进设备的破岩能力较差,若遇到半煤岩巷中的岩石层中硬度系数超过5的岩石时,矿井的截割速度就会慢下来,对设备本身的截齿以及截割头等零件容易产生磨损,损害了掘进设备另外在对巷道进行掘进支护时,设备也容易产生磨损.

2复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术的关键

2.1综掘机与普掘机的临界点确定

一般而言,综掘机与普掘机的临界点在于巷道的长度,它们的巷道长度需要根据综掘机、普掘机的掘进水平根据实际操作而定.通常情况下,当工作面的施工长度在300m以下的时候需要采用的是普掘机,300m以上则需要采用综掘机,这样的分配有利于显示各自的优点,施工工艺也较为合理.因为,综掘机可以使生产的准备时间缩短,使得掘进的工艺技术更加适合煤矿工程的施工进度和相关需要.

2.2综掘机的选型

综掘机的选型需要注重这样几个方面的内容：适用于巷道的断面、机身的机构紧凑程度、煤矿煤岩的强度、综掘机的体积、机器的截割功率、机器的截割强度、机器设备的运行效率、机器设备的配件供应、机器设备的维修量等.

2.3截齿的选择问题

对于截齿的选择主要需要考虑的问题是要选择耐磨强度较高的综掘机的截齿,这样的强度截齿有利于提高煤矿掘进的截割速度,并减少对截齿的磨损.但是,当岩石的硬度大于综掘机的截齿切割能力的时候,我们应当考虑采用爆破等方式,不能利用机器设备进

行强行切割,以使得设备被损坏,并且应在放炮时注意保护综掘机.

2.4临时支护技术的应用

利用综掘机进行煤矿的掘进需要应用到的是综掘机的液压系统,要考虑到液压系统的稳定性以及其停开机之中的闭锁装置.在这种研究中我们主要应用的是综掘机的机载液压锁临时采取的支护技术.在这里采用支护技术可以减轻工作的强度,使得掘进工作更加安全、可靠.

2.5开门转为技术的应用

在煤矿掘进工作中,我们经常遇到一些技术难题.这就需要我们创新掘进机的自行开门施工工艺技术,为了减轻工作阻力,实现掘进工作的“零”爆破成就奠定坚实的基础.例如在煤矿的掘进工作中,面对开门直接安装的掘进机施工时,机器后面跟随着的是重达40t的运输量,距离高达100m.在这个操作中需要摒弃传统的穿凿放大,先爆破出一段然后再进行掘进机的安防和施工.

2.6综掘机的配套系统问题和施工组织管理问题

对综掘机在煤矿掘进施工中的管理研究应形成一套科学合理的先进的施工机制,提高组织管理技术水平,建立组织管理技术体系,以达到高效率作业的目的.例如在弯皮带运输技术的操作中,实现大角度长距离的拐弯掘进与采取小角度的连续拐弯技术时最大的角度可以达到26°.对于这样的一个连续运作的问题,可以减少皮带配置的工作效率,实现快速掘进.

同时,在利用皮带机的尾部安装自动卸料的装置时也可以提高工作的安全性,避免因为各种客观条件所导致的皮带磨损问题.充分发挥掘进机的性能,合理安排施工工艺技术,通过优化劳动组织关系,不断优化专业作业队伍,优化施工工艺技术,实现对设备的有效利用和全面保养,为煤矿的掘进工作奠定物质基础和技术基础.

3穿越断层的锚网支护研究

3.1直接破顶法

这一方法主要是利用掘进机直接将断层的顶部进行破除,只剩下相对稳定的顶板围岩,再利用锚网索来支护,通常顶板的岩石硬度不大于5,落差小于2m的断层中顶板容易碎裂,难以支护,另外,在掘进过程中坡度较大,而岩层的坡度减缓的实际情况中,直接采用破顶技术可解决这些地质条件中的支护问题.

3.2退后卧底法

在该矿区中,断层能够顶板较为坚固完整,且上下落差不大于2.5m时,可以利用支护进行围岩,这时掘进机后退,卧底前进,保证断层巷道中的低位高度与安全要求相符,这一技术能保证断层顶板的完整,增加围岩的稳定程度,较为安全.

3.3锚杆临支加U钢法

该矿区中存在较大落差的断层,在该条件下围岩不但易碎,而且容易造成垮塌,通常会利用U型钢架进行固定支护,与临时的超前支护、锚杆支护混合使用,保证锚杆倾斜45°,再利用预紧力加固围岩,强化临时支护,超前支护可以避免顶板的破落,在操作过程中须掌握好锚杆间的距离.

4结束语

煤矿的安全不仅关系到煤矿的经济效益,特别关系到社会的稳定以及和谐的社会秩序,而支护技术做得如何,直接关系到煤矿的安全,同时也关系到煤矿的开采效率的高低,特别是在复杂的地质条件下,支护技术的高低直接关系到旷工的生命,所以在以特定矿区复杂地质条件下的掘进工作中必须提高综合机械化作业的力度,加强对支护技术研究,在提高效率的同时保证开采安全.

参考文献：

[1]黄大军.软岩中掘进支护的应用[J].中小企业管理与科技,2010（16）.

[2]章庆丰,贾宝山,王晓阳.模糊数学在改进掘进支护参数中的应用[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版）,2003（2）.

[3]赵义胜.近距离煤层采空区下掘进巷道支护形式的选择[J].西山科技,2001（5）.

[4]刘少伟.采高对下层煤回采巷道稳定性影响分析[J].河南理工大学学报（自然科学版）,2010（6）.

作者简介：

曹冬利（1981―）,男,江苏徐州人,助理工程师,毕业于中国矿业大学采矿工程专业,现在徐州矿务集团有限公司张集煤矿从事掘进管理工作.