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Summary:近些年来,我国社会发展迅速,随着煤炭资源开发的深入,煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术面临着越来越多的挑战,如地质条件复杂、围岩变形大、地应力高、瓦斯危险、粉尘污染等。这些问题不仅增加了巷道掘进和支护的难度和成本,也对煤矿生产安全构成了威胁。因此,研究煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用情况和改进方向,对于提高煤炭采矿工程的技术水平和经济效益,保障煤炭资源的可持续开发利用,具有重要意义。
Keys:煤矿采矿工程;巷道掘进;支护技术;应用
引言
巷道是煤矿开采过程中,为满足采矿提升、运输、通风、排水、动力供应等生产需求而挖掘建设的通道,其施工建设质量与采矿作业的稳定性和安全性息息相关。随着采矿工程的规模化、复杂化发展,巷道掘进与支护施工的技术难度也在不断增大。因此,为更好地保证采矿作业的安全性,施工单位有必要在明
确煤矿巷道基本施工特点的基础上,对掘进与支护施工的质量影响因素、主要技术形式和施工要点进行深入探讨,以此进一步提升技术应用规范性和施工建设的质量性。
1煤矿巷道掘进和支护技术研究背景与意义
煤矿巷道掘进和支护是煤矿生产关键环节,对煤矿的安全生产和高效运营具有重要影响。随着社会经济发展和能源需求增加,煤炭作为我国重要的能源,仍然占据主导地位。煤矿巷道作为煤炭采矿的基础设施,其施工质量直接影响生产效率和资源利用率。因此,对煤矿巷道掘进和支护技术进行深入研究,不仅有助于提高煤炭生产的安全性和效率,还能够有效促进煤炭产业的可持续发展。在煤炭采掘过程中,巷道掘进是必要步骤,同时也是进行通风、运输和逃生的重要通道。由于煤矿的开采深度和规模不断增加,巷道掘进面临的地质条件异常复杂。在巷道掘进过程中常面临地压、瓦斯涌出、顶板失稳和煤尘爆炸等风险,对煤矿工人的安全构成严峻挑战。因此,煤矿巷道掘进和支护技术必须不断创新和改进,确保安全和高效开采。此外,传统的巷道掘进和支护技术在满足现代化煤矿生产需求方面存在局限性。传统技术往往存在工作面煤炭损失严重、支护结构复杂和施工效率低下等问题。因此,开展煤矿巷道掘进和支护技术的研究,对于提高煤炭采运效率、降低生产成本具有重要意义。
2巷道掘进与支护施工的影响因素分析
(1)围岩强度
施工经验表明,围岩强度对于巷道掘进与支护施工的质量性以及巷道结构的稳定性具有直接的影响。“围岩”指的是巷道周围一定范围内,对洞身稳定性有直接影响的岩(土)体。若其强度较大,则自身结构稳定性较好,能够为巷道
提供足够的支撑力,保证巷道掘进和使用过程的安全性;反之则容易发生岩体位移、岩石层坍塌等问题,增大巷道掘进和使用过程的安全风险。
(2)巷道断面情况
巷道断面的形状和尺寸也是影响掘进与支护施工安全性以及巷道结构稳定性的一个重要因素。若巷道断面的性质、尺寸设计与实际情况(需求)不符,则会出现巷道结构应力分布不均、结构承载力不足等情况,严重威胁巷道的稳定性和安全性。
(3)地应力变化
地应力变化是对巷道掘进与支护施工影响最为明显的因素。施工过程中,若岩体结构发生较为明显的位移,则会产生较大的地应力,当地应力超过巷道支撑结构最大承受限度时,便会对支撑结构造成破坏,使其出现形变、裂缝,甚至坍塌等问题,从而严重影响巷道施工和使用的安全性。
3煤矿巷道掘进支护技术的具体应用
混凝土具有出色的抗压强度和耐久性,能够有效抵御巷道岩壁的压力和变形。因此,永久性支护技术通常使用混凝土等坚固的材料来进行巷道支护。在应用永久性支护技术时,首先需要对巷道内的岩壁进行清理和准备工作,然后将混凝土浆液或混凝土喷射到岩壁表面,形成坚固的支护结构。这样的支护结构不仅能够保持巷道的稳定性,还能够防止岩壁剥落和崩塌,进而确保矿工的安全。
永久性支护技术能够提高岩壁的保护作用。具有坚固性和耐久性的混凝土支护结构既可以有效地保护巷道周围的岩壁免受开采压力和地质变化的影响,也有助于减少岩壁的破损和位移,降低了地质灾害的风险。同时,永久性支护技术还可以延长巷道的使用寿命,减少后续支护维护的需求,从而提高了采矿工程的经济效益。
在煤矿巷道掘进过程中,临时支护技术是在全面支护工程之前使用的支护技术。一般而言,在实际的煤矿巷道掘进过程中,临时支护技术是必须运用的支护技术,支护方式相对简单,一定程度上保障了前期的巷道掘进安全性。临时支护主要运用前探梁作为主要支护方式,但临时性支护技术还面临某些缺点和问题需要重点关注。临时支护虽然技术简单,但支护作用薄弱,保护效能低下,无法在巷道掘进中长期使用,因此仅作为临时支护。在实际的施工中,施工人员需要对其进行定期更换,保证施工的安全性。
金属临时支护技术的运用,可起到长效保护的作用。一方面,延长了支护的时间;另一方面,支护方式简单,同时增加了支护强度和功能,装卸也比较便捷。由此,金属临时支护装置受到广泛的使用。但在具体的使用中,需结合实际情况和服务年限的要求,对在工程中运用的背板材料进行重点分析。木板和钢材作为临时支护的材料,在临时支护技术中多使用前探式临时支护技术。在实际的操作中,结合环境确定前探支架的长度、数量等数据信息,运用平行布置的方式进行固定,每个板的需要至少两个点进行固定,保证支护的作用发挥。
锚杆支护作为我国煤矿巷道保护的主流,主要原因在于其能够有效改变煤矿巷道的布局,增加煤矿生产能力和效益。这种支护技术的主要支护构件包括锚杆杆体、托板、锚固剂、钢带和部分网。锚杆的主要功能为抗剪和抗拉力,托板是巷道围岩和锚杆尾部相互接触的主要部分。通过施加适当的扭矩给螺母,使得巷道表面的托板受到挤压,从而向锚杆进行预紧力,使预紧进一步向煤体扩展,进而改变巷道围岩的外部应力现状,有效克服巷道围岩裂缝、结构表面滑动等各种问题。在围岩变形时,托板可把围岩变化产生的荷载传导至锚杆体上,并使锚杆的工作摩擦力进一步增大,控制围岩变化。网与巷道表面紧紧贴合,并提高支护力,避免围岩中的碎石块阻塞巷道或塌陷。为施工创造了一种更安全、更可靠的环境,成本低,因而获得普遍好评。
锚注支护技术在软岩环境中的应用非常重要。软岩地层具有较低的强度和稳定性,容易发生坍塌、位移和开裂等问题,需要有效的支护措施来增强岩壁的稳定性。而锚注支护技术通过使用锚杆将岩壁与注浆材料连接在一起,形成一个坚固的支撑结构,能够减少软岩的位移和变形。因此,这种技术在软岩环境中的应用可以有效地防止岩体的塌方和破坏,进而保护巷道的安全。
锚注支护技术的关键优势在于注浆技术与锚杆支护的结合。注浆技术将特定的浆料注入到巷道岩壁中,通过填充裂缝和空隙提高岩壁的整体强度。在这之中,锚杆则起到了连接和固定的作用,使得注浆效果更加持久和可靠。通过合理选择注浆材料和注浆参数,可以适应不同软岩地层的特点,确保支护效果最佳。
结语
煤矿开采对于巷道掘进及支护施工技术要求越来越高。施工工艺的选择和设计是否科学合理,直接关系到煤矿工程的安全和效益。随着煤炭开采深度的增加,开采情况变得越来越复杂。技术人员必须全面分析实际情况和因素,确定科学的施工技术,协调各作业环节,使巷道掘进施工和支护得到可靠保障,为实现煤矿生产目标优化奠定良好基础。
Reference
[1][J].能源与节能,2023(09):142-144.
[2][J].能源与节能,2023(08):139-141.
[3][J].矿业装备,2023(08):90-92.
 
-全文完-