煤矿掘进工作面支护技术的研究应用

煤矿掘进工作面支护技术的研究应用

甄逢俊 1 司佩田 1 谢冶 2

1 山东新巨龙能源有限责任公司 山东省菏泽市 274900 2 龙矿集团大恒煤业有限公司 山西省朔州市 036800

摘要：近年来，中国矿产行业的发展取得了很大的成就，为国家经济发展提供了充足的动力，在此过程中，社会对煤炭资源的需求量也越来越高，很多行业的发展离不开煤炭资源的助力。现阶段，煤矿采煤掘进工作朝着更深层次和方向发展，但在地下开采时，容易出现很多风险，导致工作人员的生命安全受到极大的威胁。为此，很多煤矿企业开始在煤矿巷道之中应用高强支护技术，旨在减少煤矿顶板事故的出现。本文主要分析煤矿掘进工作面支护技术的研究应用。

关键词：煤矿掘进工作面；支护技术；研究应用

引言

煤矿矿井开采施工改变了应力分布的状态，如工作人员不能采取有效的支护措施，就会增大围岩位移和变形的机率，从而威胁生产安全，甚至造成重的安全事故。因此，支护工作势在必行。

1、煤矿掘进工作面顶板支护的重要性

通常情况下，巷道建设过程中工作面迎头顶板的稳固性较低，若是未进行有效的支护，容易造成冒顶事故的发生。造成此种现象是由于巷道掘进破坏了岩层的稳固形态，可能在掘进方位发生适应释放，应力重新布设，导致部分区域产生应力集中的情况。在巷道中进行支护，能够有效的提高周边岩层的稳固性，防止周边岩层出现大规模的变形，进而造成冒顶事故发生。因此，巷道施工过程中，必须科学的规划巷道施工措施，从而缓解巷道的变形问题，保证巷道掘进过程的安全。顶板支护形式主要包含临时支护和永久支护。临时支护通常是为了在较短的时间内确保掘进工作的稳定性，永久支护主要应用在施工时间较长的情况下，以此来确保工作面的稳固性。在掘进工作面展开支护，目的是确保顶板的稳固性，防止出现冒顶现象。掘进巷道一般条件下应用机载前探梁进行临时支护，支护效果比较显著。若是施工时间较长，则会采用永久支护，一般会采用锚杆、锚索以及网联合的方式展开支护，若是顶板损坏比较严重，则应用架设钢棚的方式进行支护。

2、煤矿采煤掘进工作面支护存在的主要问题及原因

2.1煤矿采煤掘进工作面支护存在的主要问题

从现场勘查情况来看，工作面施工以来巷道整体出现了较为严重的变形问题，在勘查中，选择使用了“十字布点法”对巷道整体的变形情况进行了监测。通过监测发现，巷道整体的变形情况为：第一，巷道顶板出现了明显的煤层脱落问题，顶板支护用的锚杆也出现了不同程度的拉断问题，连接锚杆的钢带也出现了破断，部分位置钢丝网出现了严重破坏。现场施工人员，对顶板出现严重破坏的问题，选择使用了木垛的方式进行支护，但是从支护效果来看，效果相对较差。第二，巷道底板出现的底鼓问题较为明显。从现场测量来看，最大位置的底鼓数量超过了1.3m，对巷道正常使用带来了严重影响。由于巷道出现的严重底鼓问题，导致巷道高度平均减少量超过了1m。第三，巷道两帮整体也出现了明显的收敛，片帮问题较为突出，导致巷道留设的煤柱明显的变小。第四，在巷道的两底角的位置有明显的鼓起问题，这表明巷道在原有支护状态下，整体的支护效能已经完全的丧失。

2.2巷道变形影响因素

掘进工作面巷道变形的原因主要有以下几个：a)工作面巷道围岩力学特征。一般来说，巷道顶底板岩层强度有限，在高强度和高压力下，巷道顶板和两帮压力过于集中，最终导致这两处岩层出现塑性变形，底鼓现象越来越明显，影响到巷道顶板和两帮岩层的稳定性。b)工作面开采扰动。在巷道实际掘进过程中，岩层表面收敛量会大幅下降，此时巷道顶底板稳定性较好，但在采煤作业后，在采煤动压作用下，工作面巷道顶板会呈现明显的下沉趋势，巷道煤柱变形明显。c)支护结构不合理。现阶段，工作面采用的是顶板锚杆支护和顶板加挂金属网等形式，并在两帮和顶板处设计带钢带的支护形式。总的来说，该种支护形式容易对巷道围岩稳定性产生影响。对于特殊的工作面，煤矿企业往往会采用锚网和U型钢结合的支护形式，但钢带和钢支架等在刚度和强度方面无法保持同步。随着采掘工作的不断推进，整体支护装置无法同时起到支护作用，进而出现变形情况，不利于巷道围岩稳定性的维护。

3、高强支护技术在采煤掘进工作面的具体应用

3.1高强支护技术形式

在中国煤矿开采过程中，为了能够更好地提升煤矿巷道的稳定性，增强安全性，高强支护技术的应用显得尤为重要。最为常见的技术形式主要包括以下几种：a)矿用支护型钢。由于中国煤矿地理环境因素复杂，在煤矿开采时，相关工作人员需要借助支护型钢开展相应的加固操作。在该过程中，技术人员应做好对支护型钢架抗拉性和抗剪切性的控制，保证该装置能够满足支护系统要求。另外，为了保证高强支护体承受更多的负荷，还需要做好对支护型钢承载能力的监测。b)可缩性支架。可缩性支架的应用属于煤矿强化支护能力的一种常见形式，相比之下，可缩性支架与其他支架有明显的不同，更适合应用到巷道断面较小的煤矿开采中。工作人员可以通过对该项技术相关内容的测试，明确最佳的承压能力。c)预留煤柱。该技术属于一种传统的支护技术，一般会被应用到煤矿上区段和下区段之中。总的来说，该项技术操作比较简单，能够满足煤矿巷道排水系统的本质需求，但在使用时，往往容易影响煤矿整体的开采进度。

3.2提高煤矿掘进支护工作的机械化程度

煤矿在支护过程中通常会使用机械设备，根据实际的施工条件合理的选择设备，相关施工人员在实际开采之前必须围绕施工进行相关培训，通过培训在一定程度上提高施工人员的专业技能和理论知识，并且能够提升其对所操作设备的了解，保证煤矿掘进支护过程中机械化程度有所提升。同时，煤矿施工单位必须定期为机械设备进行检修，有效的缩减设备发生故障的概率，从而确保设备的性能，此外还能够延长设备的使用寿命。

3.3锚杆支护技术

锚杆支护技术是煤矿采煤掘进工作的重要组成部分，在具体应用的过程中要重点把握组合，连接，加固这三个关键部分。通常来讲，巷道的施工会给原有的岩层结构带来一定的干扰和破坏，这就降低了岩层的稳定性和安全性，为了保证后续开工的顺利，操作人员就需要在稳定地层中深入锚杆，让巷道围岩结构变得更加牢固。在实践的时候，操作人员应当尽可能选择组合锚杆，这样就可以让组合拱和组合梁共同存在于巷道内，防止冒顶问题的产生，当施工告一段落之后，操作人员还需要对全部的锚杆进行加固，还要设置相应的锚杆群，构建完全封闭的承载结构，这样可以进一步提高支护的质量。相较于液压支架来讲，锚杆支护更加注重的是防御功能。总的来说，锚杆支护技术的应用具有一定的灵活性和适应性，能够结合采煤的实际环境做出调整和优化，操作人员需要认真排查岩层的构造，而且还要根据巷道的使用时间和围岩结构应力的基本数据，改变资料信息，规划并合理设计锚杆的部署，制定出科学有效的施工计划。由于煤矿开采的周期相对较长，因此，一旦巷道围岩出现了分化现象，就必然会扩大岩层的断层面积，所以操作人员需要保证锚杆能够达到1.5m左右的空顶距离，还要做好混凝土的喷射工作，让围岩的构造变得更加可靠。

结束语

综上所述，煤矿生产中，工作人员需根据煤矿生产实际，采取有效措施不断完善煤矿掘进方案，适度优化煤矿的生产条件，使工作面设置更为合理，而这也是煤矿生产质量得以改进的重要前提，有利于增大煤矿生产的经济效益。

参考文献：

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