焦坤鵬
摘 要:煤礦綜采過程中,利用炮采、錨網(wǎng)等先進(jìn)掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)對采煤工藝進(jìn)行合理改進(jìn),能夠有效的提高煤礦的掘進(jìn)速度,提高采煤效率。本文以復(fù)雜地質(zhì)條件為背景,探討了煤礦掘進(jìn)過程中對應(yīng)的支護(hù)技術(shù),以此提高煤礦安全生產(chǎn)及管理水平。
關(guān)鍵詞:復(fù)雜地質(zhì);煤礦掘進(jìn);支護(hù)技術(shù)
對于煤礦開采,我國絕大多數(shù)都是井工開采。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,我國80%的煤礦開采都是井下作業(yè),這樣的開采就是井工開采,眾所周知,煤礦開采地質(zhì)條件極為惡劣,尤其是井下作業(yè),開采難度更大,我們必須在地下挖掘各類巷道,這就需要做好掘進(jìn)支護(hù)施工,如支護(hù)方法選擇不當(dāng),極易產(chǎn)生塌陷等危險,且對井下工作人員的人身安全造成嚴(yán)重威脅,為此,如何做好煤礦產(chǎn)業(yè)在復(fù)雜地質(zhì)條件下的掘進(jìn)支護(hù)施工就顯得尤為重要。
1 復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)的技術(shù)難點
復(fù)雜地質(zhì)條件下,掘進(jìn)工作開展難度較大,主要體現(xiàn)在以下幾方面:
第一,巖石應(yīng)力比較大,隨著開采的不斷地進(jìn)行,掘進(jìn)的難度加大,礦井內(nèi)的巖石不斷地變化,巖石的應(yīng)力增加導(dǎo)致了挖掘的巷道比較容易起拱破裂,造成塌陷;
第二,如為高應(yīng)力軟巖地質(zhì),煤炭雖比較硬,但非常容易碎裂,在煤礦的開采過程中,挖掘巷道的工作難以進(jìn)行,難以形成巷道,由光爆掘進(jìn),變形就會相應(yīng)的加大,這就使得支護(hù)好的巷道隨之都會發(fā)生移動,支護(hù)的工作難以進(jìn)行,開采的過程中就會出現(xiàn)前面挖掘,后面修補(bǔ)的情況;
第三,由于地質(zhì)條件非常的復(fù)雜,存在很多的斷層,這樣就會出現(xiàn)很多的大坡度的巷道,加大了施工難度;
第四,開采中,通常煤炭在厚煤層的煤炭儲量比較大,通常以煤巷為重點,這種開采對于支護(hù)的要求比較高。
2 復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)
1、綜掘機(jī)和普掘機(jī)臨界點的合理確定
通常而言,掘進(jìn)機(jī)臨界點的確定的關(guān)鍵是巷道的長度,而巷道的長度是根據(jù)掘進(jìn)設(shè)備的實際掘進(jìn)操作來確定的。一般,當(dāng)掘進(jìn)工作面的長度在300m以下時,需要采用普通掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)生產(chǎn)。當(dāng)掘進(jìn)工作面的長度在300m以上時,則應(yīng)該采用綜掘機(jī),這樣能夠充分發(fā)揮兩者在不同掘進(jìn)工作面的施工優(yōu)勢,保證有良好的施工工藝。
2、合理選擇綜掘機(jī)型號
綜掘機(jī)設(shè)備的型號選擇過程中需要考慮這樣幾個方面的內(nèi)容:設(shè)備應(yīng)該與巷道斷面相對應(yīng)、掘進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊程度、煤礦巖層強(qiáng)度、綜掘機(jī)的截割功率、綜掘機(jī)的截割強(qiáng)度、設(shè)備的生產(chǎn)效率、設(shè)備配件供應(yīng)狀況以及設(shè)備的維修周期等。
3、合理應(yīng)用臨時支護(hù)技術(shù)
在采用綜合掘進(jìn)進(jìn)行煤礦掘進(jìn)時,需要應(yīng)用到綜掘機(jī)的液壓系統(tǒng),應(yīng)該根據(jù)液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性及停開機(jī)過程中的閉鎖裝置合理使用對應(yīng)的支護(hù)方式。在實踐過程中,主要應(yīng)用綜掘機(jī)的機(jī)載液壓鎖進(jìn)行臨時支護(hù)。這樣可以有效降低工作量,保證掘進(jìn)工作順利、安全、可靠的進(jìn)行。
3 綜掘錨網(wǎng)支護(hù)過斷層技術(shù)分析
在巷道掘進(jìn)的過程中,經(jīng)常會遇到斷層的地質(zhì)問題。尤其是在復(fù)雜地質(zhì)條件下,這些斷層使得煤層之間的連續(xù)結(jié)構(gòu)受到破壞,圍巖出現(xiàn)破碎問題,礦體壓力出現(xiàn)較大的波動,影響煤礦的整體掘進(jìn)速度,直接威脅到煤礦的安全生產(chǎn)。本文結(jié)合煤礦斷層的不同情況,對錨網(wǎng)索支護(hù)綜掘過斷層的幾種方法進(jìn)行論述。
1、后退臥底法
在掘進(jìn)過程中,當(dāng)巷道斷層出現(xiàn)下移的問題時,可以采用后退臥底的支護(hù)方法。當(dāng)斷層的落差h<2.5m時,且直接頂板強(qiáng)度較大時,可以采用錨網(wǎng)索支護(hù)的方式,對周圍圍巖進(jìn)行控制。在支護(hù)過程中,將掘進(jìn)機(jī)后退l0-15m。由于掘進(jìn)機(jī)要求工作面的施工坡度應(yīng)該小于土坡,因此巷道采用小于12°的載坡進(jìn)行臥底,這樣可以保證整個斷層的下巷道高度能夠達(dá)到設(shè)計的支護(hù)需求。采用后退臥底過斷層的支護(hù)方式之后,可以不對頂板圍巖造成破壞,有效保證了圍巖的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,但是這種支護(hù)方式由于臥底工作量較大,巷道的高度增加。因此,在過斷層的過程中,應(yīng)該首先采用錨網(wǎng)索對頂、幫和斷層面進(jìn)行全面的加固,避免由于臥底造成的巷道超高問題,保證巷道安全。
2、直接割頂法
對于高度差h<2m的斷層,由于斷層會造成斷層的下移。這時,若頂板強(qiáng)度較低時,將發(fā)生破壞,導(dǎo)致其不能進(jìn)行保留,可以采用掘進(jìn)機(jī)將這些巖石進(jìn)行截割破碎,然后對頂板強(qiáng)度較大的巖石進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)。這種方法避免了由于支護(hù)斷層處巖石破碎導(dǎo)致巷道存在的安全隱患,同時也避免了由于需要后退臥底導(dǎo)致的工作量增加的問題,適當(dāng)增加了施工速度。
3、起坡臥底、頂煤放炮法
在掘進(jìn)過程中,若斷層導(dǎo)致煤層整體上移時,則可以采用該方法。當(dāng)巷道揭露0.7m斷層時,這時通常采用角度小于12°的起坡臥底進(jìn)行掘進(jìn),在到達(dá)沒頂板之后恢復(fù)正常的掘進(jìn)方向。當(dāng)斷層的落差h>2m時,應(yīng)該采用點小炮的方式將超出綜掘機(jī)最大截割高度的頂煤適當(dāng)震落。采用這種方法過斷層,由于巷道暴露的高度較大,處于斷層與下盤頂板之間的三角區(qū)域煤礦不能保留,使得頂板的兩幫和斷層面的支護(hù)難度較大。因此,在斷層揭露之后,應(yīng)該馬上對斷層進(jìn)行及時的錨索支護(hù),保證整個巷道的支護(hù)安全可靠。對于斷層高度為2-4m時,由于掘進(jìn)機(jī)的最大截割高度上的頂層煤厚度達(dá)到了1.3-33m,不能采用放小炮震落的方式。這時,可以結(jié)合隧道施工的臺階施工方法,對上半部分已經(jīng)施工完畢的巷道采用炮掘錨網(wǎng)支護(hù),然后再對下半部分巷道進(jìn)行后退臥底支護(hù)。
4 結(jié)束語
綜上所述,煤礦開采是比較危險的工作,尤其是在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下,開采難度更大,這就需要提高煤礦掘進(jìn)支護(hù)措施的安全性能和可靠度,最大限度的保障工作人員的人身安全。目前,我國機(jī)械化水平較低,必須進(jìn)一步提高機(jī)械化水平,加大支護(hù)研究力度,有效提升我國煤炭開采效率及安全性,推動我國煤炭事業(yè)更快更好地發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]趙建華,陳亞東,徐洪澤等.濱湖煤礦復(fù)雜地質(zhì)條件下煤巷綜掘錨網(wǎng)支護(hù)掘進(jìn)技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2010(21):85.
[2]陳遠(yuǎn)云.復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用分析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì),2012(10):102-103.
[3]柴春良.過極復(fù)雜地質(zhì)異常帶安全施工技術(shù)實踐[J].城市建設(shè)理論研究,2012(3):55-59.