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采矿工程巷道掘进和支护技术的应用

作者:未知

  【摘 要】采矿工程作业中巷道掘进面临极大的风险挑战,合理选择想到掘进工艺与支护技术是保证采矿工程顺利实施的关键所在。下面文章主要对采矿工程巷道掘进与支护技术的应用展开探讨。
  【关键词】采矿工程;巷道掘进;支护技术;巷道支护
  随着我国社会经济的发展速度不断加快,人们的日常生活以及工业的生产方面,对煤炭资源的需求量越来越高,采矿开采单位为了有效提高采矿资源的开采效率,需要对采矿开采过程当中对各种不同类型的地质条件进行掘进和开发。在采矿巷道的掘进施工当中,很多先进的掘进技术被运用其中。但是实际的工作效果仍然存在一定的问题。在保证经济成本投入合理的情况下,需要对岩石巷道进行高效化的掘进和开采,保证岩石巷道掘进技术发挥出最大的效能,为煤炭企业的长远发展提供推动力。
  一、采矿工程巷道掘进技术分析
  1.1掘锚融合化掘进工艺
  为了在采矿巷道建设中的掘进施工能够更加快捷化和安全性,所以应当对掘锚机构掘锚融合型的掘进工艺展开系统化的分析,这样就能使得锚杆支护工艺技术能够更好地满足当前采矿生产的现实需要。为了确保掘锚装备实现高功效和高负荷的采矿作业要求,应该对达到悬臂型掘进装备进行持续优化,对连续型采煤机械操作技术持续完善。这种掘锚施工装置将支护过程和掘进过程两项工作内容有机地融合在一起,使得支护装备和掘进装备两者的调换时间缩短了,在采矿生产企业同一台施工装备将实现两项作业,就是支护和掘进作業过程。当前时期,采矿生产中应用的掘锚装置的结构模式主要有两种,第一种是悬臂型掘进机,掘锚机组是机载锚杆式。第二种是基础型的掘锚装置,主要是可以连续型的采锚机来顶替。
  1.2钻爆法掘进技术
  钻爆掘进技术,使用的是风动凿岩机和装岩机来进行掘进操作,在装运和开采过程当中使用的是两种配套掘进方法。这种掘进方法采用的是重型侧卸式装卸机和装岩机来进行转载,在运输过程当中通过矿车和胶带输送机来进行运输,该掘进方式在我国一些大型的采矿岩石巷道当中的使用较多,尽管具有较强的灵活性以及适应性,但是在实际的工作过程当中,由于施工操作人员的工作强度较大,并且会存在一定的安全风险,在运输和掘进过程当中,整个操作流程比较复杂,需要多方面的辅助工作来加以保障,所以说当前只有30%左右的采矿开采企业使用这种掘进方式[1]。
  1.3 U型钢支护技术
  掘进过程中的巷道受高应力影响发生变形,通过加装金属支架抵抗高应力的影响,U型钢技术要求金属支架具有很强的伸缩性,随时抵抗高应力的影响,充分发挥支护作用,在围岩发生变形后可以起到很好的支护作用,但无法围岩变形前提前支护。
  二、存在的问题
  2.1掘进施工工艺不合理
  我国采矿行业在发展的过程中,积累了大量的采矿巷道掘进施工的经验,钻爆法是目前主要的掘进方法,效率较低,对岩体的影响也较大。巷道支护主要采用锚喷支护的方法,支护虽然有效单施工质量较低。在采用钻爆法进行巷道掘进的过程中,如果药量没有合理控制,或位置不当,往往会早晨巷道的支护效果大大降低,而这也正是钻爆法应用的难点。
  2.2巷道围岩强度因素
  巷道的稳定性与围岩强度息息相关,为了可以形成对巷道的良好支护和支撑,需要经过勘察并结合围岩强度进行支护技术的合理采用。如果围岩强度可以在锚杆支撑下,实现了自身强度的提高,那么可以进一步加大保护支撑力。围岩勘察的过程中,主要针对地质应力的承载能力进行了解和分析。承载能力的高低与顶板位移的大小有着直接关系,承载性能强,当地质应力增加的情况下,会降低顶板位移的大小,发挥相应的保护和支撑效应。所以,采矿项目中的巷道掘进施工中,需要关注围岩强度提高支护有效性和掘进安全性[2]。
  2.3采矿井下地质环境的影响
  巷道围岩的构造同样可以影响支护的稳固性。当地质情况很好时,可以减少支架的数量,同时可以在很大程度上提高采煤的速度。对于地质条件复杂巷道,要增加支架的数量,虽然降低了采煤速度,但是保障了工人的安全。由于井下支护不力或者井下围岩条件较差会导致发生顶板塌方,我国每年由于由此引发的事故占采矿事故的80%左右。
  三、采矿井下巷道掘进中支护技术的应用
  3.1确定岩石性质做好施工准备
  在采矿井下巷道掘进中,施工人员必须先确定岩石性质,对岩石性质进行分析与研究,对支护方案进行改进与完善。施工方应与勘测方建立合作关系,由勘测企业对该区域岩石性质、成分、结构等进行深入而细致的探测,并得出相应的岩石性质调查报告。施工人员需根据岩石性质调查报告来选择合适的支护方案,并对可能出现的危险情况进行规避,从而为巷道掘进支护保驾护航。施工者必须依照巷道实况选用巷道支护技术,提升支护结构承载性能,这样才可满足具体的支护要求。同时,设计人员需亲身到现场进行勘测,获取有价值的信息,而后编写巷道掘进施工设计方案,明确支护技术与支护结构。无论何种支护,都要确保巷道表面光滑、平整,且选择光面爆破,将锚喷作为重要辅助技术。
  3.2选择合理的支护形式
  根据围岩和支护工作的关系不同,煤矿巷道支护形式也有所不同,作用力和作用方向都是支护工作对围岩的影响因素。在进行顶板支护的设计之前,需要相关设计人员充分的了解矿井内部的地质条件,选择科学合理的支护设计方案,避免由于设计问题造成支护架失效。根据顶板的实际情况进行支护结构的设计,一般建议采用多元支护技术进行巷道支护。对于较为平整的巷道顶板,可以采用永久支护,保障支护稳定性,降低破碎程度;而对于较为破碎的巷道或软岩巷道,则需在超前支护稳定后进一步实施永久支护,提高稳定性,确保作业安全[3]。
  3.3加强巷道顶板的承载能力
  进行巷道掘进施工时需要做好准备工作,主要包括2个方面,第一是根据相关资料确定适宜的支护方式并制定安全技术措施;第二是合理选择支护材料并根据实际情况随时进行调整,严格遵循作业规程。在这一过程中,要根据围岩应力及支撑压力的分布来确定巷道开挖的合理时间及位置。进行巷道挖掘时,当侧向的顶板停止运动,老顶触矸之后,结构达到稳定,继续开挖不会对其造成影响。一般来说,在工作面后面50m左右的方向上,顶板的侧向支撑压力会在60天之后达到稳定状态,那么巷道挖掘的时候沿空掘巷的时间要大于60天。还有另外一种技术,是要准确掌握巷道开掘的具体位置,如果把大煤柱及有煤柱互巷的位置作为掘巷点,那么巷道对围岩的压力就比较大,造成维护不方便。那如果在沿空掘巷留有小煤柱的位置进行掘巷,就会使高侧向压力的煤侧因压力过大而严重变形,或者使得煤柱破碎以致无法维护巷道。若选择完全沿空掘巷的位置开掘,围压压力少便于维护,是比较好的掘进方案,但是应该防止有毒有害气体的溢入。
  四、结语
  综上述所,采矿进行开采的过程中,在极大程度上受到井下复杂地质条件的影响,这些复杂的地质条件,比如断层和褶皱等很容易使围岩弯曲变形,进行矿井的深部巷道挖掘时,传统支护技术存在很多缺点和不足,使得支护无法满足实际需求,因此要进一步研究新的、适合当前实际情况的新型支护技术。另外,采矿在选择支护方式时应当依据自身围岩的实际情况来进行,保证采矿工程巷道掘进安全。
  【参考文献】
  [1]赵凤岩.煤矿巷道掘进施工与支护技术[J].能源与节能,2017(12).
  [2]陈江平.关于煤矿巷道掘进施工与支护技术的探讨[J].科技与企业,2015(14).
  [3]魏永福,李震.煤矿巷道掘进施工的影响因素及关键技术[J].科技经济导刊,2016(32).
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