采煤過程中大斷面巷道支護技術研究

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摘要：隨著我國對于煤炭資源利用率的不斷提升，針對煤炭資源的開發(fā)工作也向著更深層次的地質(zhì)方向發(fā)展，但是這也會導致在煤礦開采過程中出現(xiàn)圍巖結構構成形式復雜化等問題。鑒于此，有關研究人員必須要重視斷面巷道支護技術的應用，并將其落實到煤炭開采的具體工作中，借鑒國內(nèi)外相關研究數(shù)據(jù)和實踐案例，根據(jù)具體的項目數(shù)據(jù)，為后期煤炭開采工作提供堅實基礎。主要圍繞煤礦井下采煤過程中大斷面巷道支護技術展開研究討論，通過支護技術應用質(zhì)量和效率的進一步提升，也能夠保障施工人員的生命財產(chǎn)安全，提升煤礦開采企業(yè)的經(jīng)濟效益。

關鍵詞：煤礦；采煤；大斷面巷道支護技術

0引言

煤炭資源在應用過程中主要特點是具有較強的經(jīng)濟性，自身可燃性較高，并且方便快捷，在存儲過程中也相對比較方便。煤炭資源的利用與人們的日常工作與生活有著密切聯(lián)系，所以我國對于煤炭的開采強度和規(guī)模也不斷擴增，并且將現(xiàn)代化的綜合機械技術應用其中。隨著現(xiàn)代化技術的不斷應用，對于煤炭開采提出了更高要求，特別是井下采煤過程中大斷面巷道的支護問題，需要有關技術人員和施工人員加大重視力度，積極創(chuàng)新巷道支護技術，為我國煤炭開采工作做出積極貢獻。

1煤礦井下大斷面巷道支護技術概述

隨著對煤炭資源需求量不斷增加，煤炭開采的深度也呈現(xiàn)遞增趨勢。在煤炭資源開采過程中，開采環(huán)境更加復雜，無論是巷道壁還是巖壁，與以往相比都存在較大的差異，因此在巷道支護技術應用過程中也更加困難[1]。對于我國煤礦資源開采工程來說，大斷面巷道支護技術是實現(xiàn)安全開采的基礎前提，如圖1所示，其本質(zhì)就是將巖層或土層進行支撐，使其堅固程度進一步提升，確保煤礦開采工作的順利完成。傳統(tǒng)模式下，當進行煤礦開采作業(yè)時，發(fā)揮支護作用的是傳統(tǒng)錨桿支護理論，其本質(zhì)是分析和掌握錨桿與周圍巖層之間的相互關系，通過研究煤礦巷道出現(xiàn)變形或者破壞的規(guī)律，總結特點，并將其作為理論依據(jù)進行巷道支護技術的設計與開發(fā)。之所以在煤礦開采過程中應用大斷面巷道支護技術，原因有四：第一，這一技術在操作過程中相對比較簡單快捷，對于設備的安裝比較方便，尤其是有關技術設備的應用，施工人員很容易上手進行操作，也不會為正式煤礦開采工作帶來較大的壓力和負擔。第二，這一技術適用范圍較廣，可以被廣泛應用在各種復雜的環(huán)境或條件下，并且很難受到外界影響，即使是在比較嚴峻的煤礦開采環(huán)境中，也能夠發(fā)揮出其本質(zhì)作用。第三，這一技術有著較高的安全性，這也是選擇大斷面巷道支護技術的首要原則。具體來說，通過利用大斷面巷道支護技術，巷道壁和巖土層壁的承載能力得到增強，煤礦開采的穩(wěn)定性進一步提升，保障了有關施工人員和開采人員的生命財產(chǎn)安全。第四，這一技術有著較低的成本，和其他類型的支護技術相比，在煤礦開采中利用大斷面巷道技術并不依賴于過于復雜的技術設備，因此支護成本較低，有助于提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益，推動煤礦企業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展?？傮w來說，煤炭資源開采量的提升導致開采深度的增加，使得煤礦開采井下承擔了較為沉重的開采壓力，受到來自巷道或者巖石層的地質(zhì)等不良因素影響，技術人員和施工人員在進行煤礦開采過程中容易遇到不穩(wěn)定的情況，比如礦井坍塌的安全問題[2]。在大斷面巷道支護技術的應用下，通過進一步加固巷道壁和巖石壁，增強其承載能力，確保采礦井的穩(wěn)定性，為采礦作業(yè)人員保駕護航。

2影響煤礦井下大斷面巷道支護技術應用的因素

2.1工藝流程的影響在大斷面巷道支護技術應用過程中，可能會受到來自現(xiàn)場環(huán)境、機械設備以及施工工藝流程等因素影響，這就導致支護技術的應用強度很難達到實際要求。舉例來說，根據(jù)有關作用原理，需要在巷道頂部兩端和底部部位實現(xiàn)一定的角度，但若是角度與實際偏差較大，那么將會直接影響大斷面巷道支護技術的作用效果；同時，在支護作用發(fā)揮中，重要構建托盤等也會產(chǎn)生影響，若是并不能夠按照設計方案的具體要求進行構建的搭建，那么就會與原定計劃有較大的偏離，搭建的設備與煤礦巷道壁表面和巖層表面之間有著較大的空隙，也不利于支護作用的發(fā)揮。

2.2理論欠缺的影響對于煤礦大斷面巷道支護技術應用，是以現(xiàn)有理論作為基礎支撐，然后在此基礎上增強簡單的支護強度。由于煤礦開采井下有著較為復雜的環(huán)境地質(zhì)條件，隨著深度的增加，巷道和巖石層的穩(wěn)定性就會下降，甚至還會出現(xiàn)巖層變形或者巖層被破壞等問題。有關巷道支護技術的設計人員若是不能真正掌握支護技術理論，而是僅僅憑借著過去經(jīng)驗進行支護的設計與技術的應用，盲目采用類比法完成項目建設，那么并不能夠保證大斷面巷道支護技術應用的合理性和可靠性，甚至可能會引發(fā)安全事故[3]。

2.3技術操作不當?shù)挠绊懠夹g操作不當也是目前大斷面巷道技術應用過程中的主要問題之一。目前在煤礦開采過程中，巷道壁和巖層壁承受著較大壓力，所以必須要選擇使用合適的支護技術，只有這樣才可以保證項目工程的順利完成。而在支護技術的應用中，以錨桿和錨索等為主的機械設備原件對于支護效果的發(fā)揮起到?jīng)Q定性作用，但若是技術人員并不能夠正確安裝以上原件，那么就有可能導致錯位問題的發(fā)生，嚴重情況下導致礦井坍塌。

2.4地質(zhì)災害的影響地質(zhì)災害是煤礦開采過程中不可控的因素之一，而在我國煤礦資源開采過程中，往往會引入地質(zhì)預測預報技術，對礦井周邊地質(zhì)環(huán)境進行探測。因此，如果地質(zhì)預測預報系統(tǒng)不完善，將非常不利于支護技術的設計與應用[4]。受到多種地質(zhì)條件和因的素影響，煤礦井下形成了一個相對復雜的但是又相對平衡的地質(zhì)環(huán)境。在煤礦巷道布置和技術設計前期，如果設計部門和技術人員沒有充分分析和了解巷道與周圍巖石的受力情況，對于存在問題的巷道也沒有采取積極措施有針對性解決問題，這也在一定程度上增加了支護技術的應用難度。

3煤礦井下大斷面巷道支護技術的應用

3.1對錨固體的性能進行分析通過分析煤礦井下大斷面巷道，由于巷道內(nèi)部周圍巖石結構的強度較低，所以自身支撐作用較弱，在煤礦資源開采過程中可能因為支撐力不夠而導致出現(xiàn)結構性坍塌等問題，不僅影響著煤炭資源的開采，同時也威脅著有關施工人員和技術人員的生命安全。因此，必須要利用安全高效的支護技術，通過安裝與落實支護工具，在確保有關技術人員自身安全的前提下，應用支護技術來保障整個開采工作的持續(xù)穩(wěn)定進行。在應用大斷面巷道支護技術時，首先要充分了解與分析錨固體的性能，并將分析結果作為基礎依據(jù)。通過對結構的分析，了解巖石的實際狀況，選擇合適的錨桿加固方法。通過這一環(huán)節(jié)，發(fā)揮出支護工具的真正效用，進一步提升支護加固工具對于巖層結構的穩(wěn)定性。有關技術設計人員利用實驗，調(diào)整每一次試驗過程中的錨桿參數(shù)，尋求最佳的錨固力作用，并將這一作用應用在周圍的巖石結構中，完成一體化建設。

3.2確認錨固支護技術的具體參數(shù)利用鋼性材料，有關技術人員可以實現(xiàn)對整個煤礦井下巷道面的加固，促進支護作用的發(fā)揮。對于一般煤礦井下的鋼性材料選擇，通常選用直徑為6mm左右的材料，這是因為根據(jù)有關實踐經(jīng)驗表明，直徑為0.6cm左右的材料能夠發(fā)揮出最大的結構性能，同時也具備一定的支護防護效果。選擇搭建鋼筋防護網(wǎng)時，必須要確保寬度在10cm以上，只有這樣才能夠通過錨桿之間的相互作用力來增強穩(wěn)固作用。支護技術的應用必須要以2cm左右的螺紋鋼筋作為基礎支撐，同時利用有關配套設施，確保整個支護結構安全性和穩(wěn)定性的發(fā)揮[5]。對于頂板來說，在整個支護構建的搭建中，其本身所發(fā)揮的主要作用是增強結構性能，使錨索的作用被有效發(fā)揮出來。

3.3監(jiān)測大斷面巷道支護技術應用作用要想進一步驗證大斷面巷道支護技術在煤礦開采過程中的實際應用效果，那么在完成性能分析和參數(shù)設計以后，還需要測量煤礦巷道的變形情況，監(jiān)測錨桿和錨索的受力情況，分析具體監(jiān)測的結果，方便后續(xù)支護效果的檢驗。如何進行監(jiān)測點的布置也是有關技術人員需要重點考慮的問題。針對于煤礦巷道表面位移變形情況的監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容是巷道頂板、底板和兩邊的位移量。需要進行兩個監(jiān)測站的設計，其中一個應該與工作面的頭部位置距離10m左右，第二個需要與第一個監(jiān)測站之間距離10m左右；在每一個監(jiān)測站點之間，還需要進行四個監(jiān)測點的設置，分別位于需要監(jiān)測的巷道頂面、底面和兩邊。

4煤礦井下大斷面巷道支護技術的優(yōu)化措施

4.1重視地質(zhì)預測預報工作地質(zhì)環(huán)境是影響巷道支護技術效果發(fā)揮的重要因素，由于地質(zhì)構造和巖石層次不同，導致周圍巖層被破壞的因素也存在多樣化。在巷道支護技術應用中，必須要有效監(jiān)測地質(zhì)變化，根據(jù)煤炭開采井下巷道周圍的顏色特性，選擇有針對性的支護技術和措施，只有這樣才能夠達到預期的支護效果。

4.2積極創(chuàng)新支護技術有關技術設計人員和施工人員必須要根據(jù)煤礦開采實際，實現(xiàn)支護技術的創(chuàng)新，改良和優(yōu)化傳統(tǒng)模式下的施工工藝，引進先進的技術設備，實現(xiàn)支護技術的完善與發(fā)展。

4.3應用恰當?shù)闹ёo技術理論對于大斷面巷道支護技術應用來說，最為有效的支護技術就是錨桿支護。錨桿支護技術的應用主要是以組合梁理論、懸吊理論等為基礎理論依據(jù)，但是這些理論都存在一定自身的局限性，很難適應目前煤礦開采過程中存在的復雜問題，比如地質(zhì)條件和巖石結構等[6]。所以在確定支護理論時，必須要基于大斷面巷道的地質(zhì)特點，綜合分析周圍巖石的應力特性，基于大量的理論和研究模擬，最終確定合適的支護理論。

4.4減少人為因素的影響一方面，通過培訓工作，加強技術人員和施工人員的綜合素養(yǎng)；煤礦開采企業(yè)可以通過講座或培訓等方式，使施工人員真正了解支護技術的應用原理，全面認識到大斷面巷道支護技術在煤礦開采過程中所發(fā)揮的作用和效果，并要求其在現(xiàn)場施工和作業(yè)時能夠根據(jù)支護技術的具體要求開展施工作業(yè)，充分發(fā)揮出技術的真正效用。另一方面，通過引進先進的大斷面巷道支護技術設備和完善配套設施，實現(xiàn)施工技術與工藝的優(yōu)化，在機械設備的影響下，也能夠降低人為因素的干擾。

5結語

綜上所述，大斷面巷道支護技術在煤礦井下開采工作中的有效應用，對煤礦開采工作的持續(xù)、安全、穩(wěn)定進行具有積極作用。有關技術設計人員和施工人員必須要加深對于煤礦大斷面巷道支護施工技術的研究，嚴格按照技術應用流程，根據(jù)煤礦井下開采環(huán)境實際，選擇合適的支護技術理論，進一步優(yōu)化技術應用，發(fā)揮出大斷面巷道支護技術優(yōu)勢。

參考文獻

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[4]張獻軍.煤礦采煤掘進工作中高強支護技術的應用研究[J].石化技術,2020,27(5):284-285.

[5]辛奇,劉春升,馮浩.煤礦大斷面巷道快速掘進與支護技術研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟,2021(15):46-47.[6]趙燚,王路,王志誠.大斷面巷道圍巖變形機理及支護技術研究[J].陜西煤炭,2021,40(2):57-61.

作者:張洋 單位:西山煤電東曲煤礦開拓一隊