摘要:在煤矿施工过程中,为了有效预防巷道开采作业面坍塌,造成安全事故发生,故有效应用巷道支护技术,有助于保证巷道整体结构的稳定性,为煤矿的开采作业施工提供便利和安全保障,以更好地保障矿井安全生产。基于此,本文就针对当前煤矿支护技术与相关设备的应用展开探讨分析。
关键词:煤矿掘进; 支护技术; 支护设备;应用
在煤矿井下巷道的开采施工过程中,为了保障工作人员开采施工作业面的安全性与稳定性,通常会根据巷道的具体地形特点,合理利用支护技术与相关支护设备来提高巷道总体架构的安全性与稳定性,确保开采作业安全进行。基于此,煤矿相关施工技术人员必须要加大对巷道支护技术与设备应用的深入探究,合理利用支护技术与设备,在保证安全性的同时,建构更加科学且完整度较高的巷道支护项目。
1、煤矿支护技术管理要点
在巷道支护技术应用过程中,要对技术管理模型进行深度管控和综合处理: ①要利用扩大巷道断面积以及缓冲面积的方式保证维修量的缩减,从而进一步维护成本和人工控制效果; ②要利用科学化的巷道受力层级结构,对两肩位置以及两角位置进行集中管控,减少多余锚杆带来的影响,避免出现多余锚杆加密现象; ③技术人员要对支护技术的相关参数进行集中优化,并且结合支护模型,对巷道顶板岩层的地址情况进行深度分析,确保支护边距的完整度,也为支护成本的缩减奠定坚实基础; ④技术人员要选取适宜的支护设施,对支护设备进行系统化处理,而不是一味地选取价格昂贵的支护结构,要结合实际情况以及参数评估报告,对巷道的具体要求进行深度分析后,确保应用最贴合具体需求的支护设备,不仅能提高支护效果,也能一定程度上实现资源的再利用以及材料成本的优化。
2、煤矿支护技术应用分析
2.1被动式煤矿支护技术
被动式煤矿支护技术指的是在挖掘巷道之后,把围岩当作围压荷载,支护架构当作荷载主体,从而建立支护架构和荷载相互脱离的支护体系。在此过程中,被动式煤矿支护技术未能实现对围岩形变的有效管理,仅可以被动式降低围岩荷载的压力,未能从本质上降低围岩压力,其中会受到一定的约束。此外,依据支护材料的种类,支护方式主要包括:
A.石质材料的支护方式:这一支护方式有着较高的抗压性水平,稳定性良好,荷载受压力相对于木材支护较高,尤其是石材结构稳定,然而这一支护方式成本较高,能够满足于工作时间较长的矿井巷道。
B.钢筋混凝土支架的支护方式:这一支护方式主要是由预应力钢筋混凝土与普通钢筋混凝土支架组成的。其都实现了量化生产,采取机械化方式来进行装配,适用性良好,稳定性较高,抗耐力稳定,长时间使用支架不易出现形变。、
C.木质材料的支护方式:主要将木材当作支护材料,然而由于木材和巷井因素的制约,这一支护方式仅满足浅层围岩的要求,需要使得围岩曲线和支付端面形态保持相互吻合,从而来全面的调动支护架构的抗压作用。
D.金属材料的支护方式:这一支付方式主要把金属材料当作支护主体,将巷井当作荷载主体,如果金属材料的弯曲力矩大于屈服最大值,那么材料就会失去支护的功能。此外,这一支护技术主要是由可伸缩性的金属支架与刚性金属支架两种支护方式组成的。对于刚性金属支架阻力和形变量呈现出负相关的变化趋势;可缩性金属支架阻力和形变量之间呈现出正相关的变化趋势。
2.2棚式支护技术
棚式支护属于被动式支护的一种,采用的材料有木质材料、石质材料和金属材料的支架支护,其中木质材料适用于浅部围岩,适用范围有限,且要求支护断面的形状与围岩曲线一致才适用;而石质材料则比木质材料的抗压性能好、安全系数高、变形量小,但是支护成本较高,适用于服役年限较长的煤矿巷道;采用金属材料作支架支护曾经广泛地应用在煤矿支护中,可分为刚性支架支护和可缩性支架支护两种,但是由于其成本较高,受地质环境影响较大,且岩石表层和金属支架之间不能较好的连接,目前应用较少。
2.3主动式煤矿支护技术
该种技术指的是在挖掘巷道之后,通过对围岩自身的强度来对巷井加以保护,将其当作巷井的支护架构,其为补强式的支护。这一支护技术的支护力能够应用在围岩表明,还能够应用在围岩之中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆与被动式煤矿支护技术相较能够发现,该种技术可以减少围岩压力,进一步降低围岩架构的形变量,支护稳定性较高。此外,这一支护技术主要是采取锚杆支护的方式来开展的。依据锚杆的操作方法,支护方式包括:
A.组合锚杆支护方式:这一支护方式主要是基于单体锚杆群支护技术展开的支护技术,满足于地质条件多样性的巷井,所能够使用的层面较广。对于地质条件较为松软的地方,应该在锚杆尾端装配托板与螺母,从而来建立混合式的锚杆支护体系。此外,进一步从过去的平面锚杆组合转变成一体化的立体式锚杆组合,从而建立综合化的锚杆支护体系,其有较高的承载水平。
B.复合支护方式:这一支护方式指的是采取多种支护措施,相互作用形成巷道支护架构的支护技术,其能够全面的调动支护措施的特点,此外由于每个支护措施相互依存和作用,以此组成支护体系,从而提高了支护的稳定性。所以需要有关技术工作者,在具体的操作中,应该从煤矿巷道的实际现状展开,完善好对应的地质勘查工作,选出合理的支护措施,从而来取得理想化的支护效果。
2.4锚杆支护技术
锚杆支护技术属于主动支护技术的一种,是目前应用频率最高的煤矿支护技术,其支护作用主要有以下几种:一是悬吊作用,就是将容易发生剥落的尾牙用锚杆悬挂在硬度较高的岩石上,利用锚杆的悬吊力来缓解一部分围岩的重力,从而起到支护作用;二是减跨作用,采用锚杆降低煤矿巷道压力拱的高度和跨度,增加其稳定性;三是组合梁作用,采用锚杆将组合板进行压紧,并将各层板梁结构组成一个整体,使板梁所承受的挤压力和拉伸力分散,从而提高板梁的抗弯强度和承载力;四是围岩补强加固作用,由于巷道不同深度的围岩所受的作用力是不同的,巷道附近的围岩受到两个方向的作用力,使得其抗压强度降低而容易变形,锚杆支护的作用就是将其保持在三向受力的状态下,起到加固作用,提高抗压强度。
3、煤矿支护设备应用分析
3.1锚杆钻机
锚杆钻为巷井支护设备,其功能是装配锚杆与打眼。依据锚杆钻机的种类,其主要是由单体式与台车式锚杆机组成的;依据锚杆钻机的驱动力特点,其主要是由角架台车式和液压式单体锚杆机组成的。此外,以往的锚杆机主要采取两级行星驱动的方法,主要包括行星齿轮与齿条等部件,它的工作原理是电动机受到两级行星的作用而使得齿轮速度减少,之后再让齿轮齿条转动,以此使得钻机正常工作。而集尘设备主要包括流尘管、漏斗与支撑架等部件。支柱主要包括齿座、齿条与顶尖等部件,处在地与顶板之间,为钻机的导轨。
3.2单体液压支柱
单体液压支柱设备在支护技术中具有非常重要的地位,由于技术结构的科学性以及适用范围较广,技术人员在实际应用过程中,只需要对其技术结构和运维体系进行理解和执行,就能实现整体支护工作的优化发展。在煤矿管理项目中,年限较长的煤矿发生坍塌问题的概率会增大,这时,需要借助液压支柱设备对其进行集中的优化,从而提高整体矿井结构的安全性,从根本上规避煤矿的事故问题。
3.3混凝土喷射机
依据混凝土喷射流程,主要包括湿式与干式等;依据混凝土喷射机的架构特点,主要分成螺旋式、转体式与负压式等。该设备的结构简单,可装载范围大,输送距离大,然而有着操作频率大、易于堵塞和供料频率多等缺陷;其中螺旋式混凝土喷射机,主要包括水平式与垂直式,两种喷射机均由螺旋统一送料出料,有着喷射性能稳定和设备体积小的优点,然而有着粉尘多与磨损速度快等缺陷。
4、结语
煤矿工程中巷道支护项目十分重要,技术人员需要结合实际情况进行技术优化,并且充分利用物资材料。要不断提高巷道支护工作的整体水平,并在满足工作要求和质量参数要求的基础上降低成本,实现经济效益和社会效益的双赢,也为煤矿企业的稳定发展提供动力,确保效果最优化。
参考文献
[1]康红普,王金华,林健.煤矿巷道支护技术的研究与应用[J].煤炭学报,2016(11):180-185.
[2]王金华.我国煤巷锚杆支护技术的新发展[J].煤炭学报,2017,32(2):105-106.
作者简介
郭俊1974.9,男,硕士,太原理工大学毕业机械电子工程专业,工程师。
论文作者:郭俊,任有为,张欣达,刘海莉,李袆博
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/8
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