复杂地质条件下煤矿开采掘进支护技术的应用

期刊: 环球科学 2023年第10期 DOI: PDF下载

於文春

山东省济宁市微山湖矿业集团崔庄煤矿,山东 济宁 277606

摘要

煤炭资源在我国扮演着关键的角色,直接关系到人民的生活水平和经济的持续增长。因此,各个煤矿企业必须不断提高生产效率,增加煤炭资源供应,以确保现代社会的能源需求得到满足。煤炭是一种不可再生资源,我国的煤矿开采历史悠久,有些矿区的开采历史甚至长达上百年之久。近年来,我国煤矿的掘进深度不断扩大,这增加了开采的技术难度。因此,鉴于煤矿所处地质条件的复杂性,研究煤矿掘进支护技术的应用问题以及相应的解决对策,将为相关工作提供有价值的参考。


关键词

复杂地质条件;煤矿开采掘进支护技术;应用

正文


由于煤矿区域的地质条件相对复杂,这在煤矿开采过程中引发了一定程度的安全隐患。在复杂地质环境下,煤矿企业必须开挖多条巷道,以满足地下通风和煤炭资源运输的需求。根据我国煤矿掘进支护技术的发展历程,锚杆支护技术是一种广泛应用的方法,它能够增强巷道岩层的稳定性和强度,减少煤矿坍塌事故的风险。

一、掘进支护技术应用于复杂地质条件中现存问题

(一)巷道围岩问题

复杂地质条件下的煤矿巷道围岩问题一直是矿业开采领域的重要挑战之一。首先,不稳定岩层和地质构造。在复杂地质条件下,矿层常常受到地质构造的影响,如断层、褶皱和断裂带,这些因素导致矿层的不规则形状和不稳定性增加。不稳定的岩层容易发生坍塌和滑移,威胁到巷道的安全性。其次,岩爆风险。复杂地质条件下,高地应力和岩层的局部变形使岩石容易发生断裂和剥落,导致岩爆风险增加。岩爆不仅危及工人的生命安全,还会造成巷道围岩严重破坏,增加维护和修复成本。

(二)巷道断面问题

巷道断面问题涉及到巷道的几何形状和尺寸,对于矿山生产和工作条件至关重要。首先,巷道宽度和高度不足。在复杂地质条件下,常常会出现地层不均匀、断层、岩层不稳定等情况,导致巷道宽度和高度不足。这会限制设备的通行,增加工作难度,降低生产效率。其次,断面设计不合理。巷道断面的设计需要考虑地质条件、矿层厚度、采煤机械尺寸等多个因素,但在实际应用中,断面设计常常不合理或不适应变化的地质条件,导致巷道的稳定性和通行性受到威胁。

(三)支护技术落后

支护技术的落后是复杂地质条件下的巷道围岩问题的根本原因之一。首先,传统支护技术的局限性。传统支护技术如木柱支护、钢支架支护等在复杂地质条件下存在着局限性,难以应对不稳定岩层和高地应力等挑战。这导致了巷道围岩问题的频繁发生。其次,新技术引入不足。尽管现代采矿技术和支护技术不断发展,但在复杂地质条件下的煤矿中,新技术的引入和应用相对较少。这限制了对巷道围岩问题的解决和优化[1]。

二、复杂地质条件中煤矿支护技术应用方案

(一)合理选择施工设备

选择合适的施工设备可以提高施工效率、降低施工风险、确保支护工作的质量。在面对不同地质条件时,必须仔细评估并根据实际情况选择适当的设备。例如,对于岩层较硬的巷道,可以选择钻孔机和锚杆锚索系统,以提高支护的稳定性。而在地质条件复杂、存在岩爆风险的情况下,采用钻孔爆破设备可以有效地破碎岩石,减少施工风险。因此,合理选择施工设备不仅有助于应对地质挑战,还可以提高支护工作的效率和安全性,确保巷道的可持续开采。

(二)确定支护临界点

支护临界点是指在巷道开采过程中,需要支护的关键区域,其稳定性受到地质条件、岩层性质、地压等多种因素的影响。确定支护临界点的过程需要综合考虑多方面因素,包括地质勘探数据、地质构造、岩石性质、地压情况等。通过严密的地质勘探和数据分析,可以识别潜在的支护风险,确定巷道中哪些区域需要特别关注和加强支护措施。这有助于合理分配资源,提高支护工程的效率和质量,降低施工风险,确保巷道的稳定和安全开采。

(三)重视临时支护技术应用

重视临时支护技术应用在复杂地质条件下的煤矿支护工程中至关重要。临时支护技术是一种应对临时性、局部性地质问题的有效手段,可用于在巷道开采过程中提供紧急支护,确保工人的安全和巷道的稳定性。在复杂地质条件下,常常会出现地层不均匀、岩层不稳定、地压异常等问题,这些都可能导致巷道支护的困难。临时支护技术包括临时支架、临时锚杆和锚索、钢丝网和喷浆等,它们可以在巷道开采过程中随时应用,对抗各种不稳定因素。临时支护技术还可以降低巷道支护工程的成本,因为它们通常比永久性支护措施更经济。通过灵活应用临时支护技术,可以根据地质条件的变化来调整支护方案,从而更好地应对挑战[2]。此外,综掘机机载式液压前探梁和悬吊式前探梁等永久支护和复合支护方法在煤矿巷道工程中发挥关键作用。与临时支护相比,这些永久支护和复合支护方法更注重长期稳定性和安全性。综掘机机载式液压前探梁在巷道掘进中提供高效支护,适用于不同地质条件,减少了后续支护工作和成本。悬吊式前探梁通过分散地层压力,加强巷道支护和稳定,尤其在高压力地质条件下效果显著。永久支护和复合支护方法可根据需要结合使用,提高整体安全性。它们确保了煤矿巷道工程的可靠支护,降低了成本和风险,提高了安全性和效率。

(四)做好施工组织管理工作

首先,施工组织管理需要建立详细的施工计划。计划应考虑支护工程的各个方面,包括设备的选择和调配、人员的安排、资源的分配等。合理的计划可以提高工程的执行效率,降低成本,减少风险。其次,施工组织管理需要强调安全管理。在煤矿支护工程中,安全始终是首要任务。施工组织管理应确保所有工作人员都严格遵守安全规程,提供必要的培训和装备,监督施工现场的安全情况。

结语

煤矿施工安全问题一直是煤矿施工管理的核心关切,直接牵涉到井下作业人员的安全,同时也对整个煤矿开采行业的发展产生深远影响。因此,在面对复杂地质条件下的井下施工时,各煤矿企业必须科学谨慎地设计并合理运用掘进支护技术。在实践中,持续改进和优化支护技术,旨在提高煤矿开采设备的稳定性,同时以确保安全开采为基础,从而提升煤矿的开采效率。这一举措是必要的,以保障作业人员的安全,同时推动整个煤矿开采行业迈向更加高效可持续的发展。

参考文献

[1]韦星光.煤矿掘进支护技术在复杂地质条件下的应用[J].能源与节能,2022(11):189-191.

[2]王振伟.复杂地质条件下煤矿开采掘进支护技术的应用[J].能源与节能,2022(10):191-192+195.


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