煤矿采掘中的高强支护技术分析

2022-09-11

1.关于高强支护技术的概述

在煤矿的开采过程中,可能会在采煤掘进工作进行过程中遭遇到复杂地质及人文环境,而在掘进工作过程中,为了有效的加固巷道围岩,则必须通过使用喷砼、钢丝网、锚索、锚杆等多种技术达到这一目的,而该技术就为高强支护技术。通过应用高强支护技术,能够加固围岩,从而防止围岩内壁出现变形现象,使得开掘出来的巷道内壁具备了较强的抗压以及抗变形能力,不断加强巷道围岩的稳固性,以保证在采煤掘进工作进行过程中,工作人员具备着较高的安全性。而其技术的本质就是在于传递及转移应力,也因此该技术的别名为预应力承载梁。在实际矿井开采过程中想要更好的应用高强支护技术,则必须通过增加承载力以及增长锚杆长度的方式而实现。在实际煤矿采煤工作进行高强支护技术选择过程中,需要根据煤矿内部巷道的实际状况,通过判断煤矿巷道当中实际的半圆拱断面的方法,从而设计高强支护技术,发挥出该技术所具备的基本加固作用。而如今,在煤矿采煤掘进工作进行过程中应用到的高强支护技术,主要包括:超高强喷射混凝土支护技术、光爆锚喷网支护技术及联合支护技术等三种类型,而在这些高强支护技术应用过程当中,工作人员还必须详细的探讨岩层的特性以及产煤煤层的结构等多种情况,从而选取合适的高效支护技术,顺利的推进产煤机械设备,以保证采煤之后井下煤矿运输过程中的安全性及连续性。其中巷道围岩全区域及全时程支护设计方法如图1,而采动应力作用下对于矿井内部的巷道围岩稳定性分析及控制如图2。

而追究该高强支护技术的优势有:第一,通过应用高强支护技术,能够通过增强巷道内壁稳固性从而增强其承载力,保障工作人员的安全性。第二,在于该技术应用过程中不具备有较高的资金成本及施工难度,同时该技术能够广泛应用于各种各样的恶劣环境当中,基本上在所有地区的采煤掘进工作进行过程当中,都能够运用该技术,以保证工作人员安全性。第三,在该技术应用过程中,需要使用到的装置的各个部件都比较容易进行组装及运输,不会额外的给工作人员带来负担。第四,在通过应用高强支护技术提高巷道稳定性的过程中,能够降低巷道后续维护过程中的工作量,从而有效的控制资金成本延长巷道使用寿命,以进一步的提高矿井企业经济效益。

2.在煤矿采煤工作进行过程中,应用高强支护技术的主要表现

(1)超高强喷射混凝土支护技术

正因为在实际地下煤矿采煤这一工作进行过程中,由于地下环境较为复杂,同时地质结构构造较为特殊,地下环境较为封闭等原因,可能会在地下掘进工作进行过程中,由于岩层结构并不稳定,同时巷道内部岩层内壁可能会由于出现松动而导致发生变形现象,在此情况之下进行采煤掘进工作时,支护体的强度不够,就可能会由于支护装置无法发挥支护作用,而导致出现严重的冲击地压以及煤层压出等现象,这样就严重的阻碍了巷道掘进工作的顺利完成。因此在实际巷道掘进工作进行过程中,必须选择适合当地地形地势以及环境条件的高强支护结构以及高强支护技术。而作为一种能够直接的将深部的巷道顶板进行加固的超高强喷射混凝土支护技术,在其之后应用过程当中,能够使得巷道具备有较为稳定有效的支护功能,此外还能够在支护技术应用过程当中,通过应用水泥裹砂喷射混凝土、潮式喷射混凝土、干式以及湿式喷射混凝土等多种方法,直接的将混凝土、水泥速凝剂等多项材料人工或者是机械设备搅拌混合,而在这些材料搅拌混合均匀之后,通过使用干式喷射混凝土喷射仪,直接的压缩空气,通过使用反压力,将混凝土混合水输送到喷射嘴之后,将混合料同水混合均匀,然后直接将其喷射于矿井巷道围沿墙壁上,形成一层较为稳固,同时具备了较高稳定性的支护结构。

而在潮式喷射混凝土方法应用过程当中,直接的将一定比例的水、水泥以及粗细骨料所形成的潮料,以压缩空气,提供反冲力的方式,直接的运送到喷射于矿井巷道围沿墙壁上,直接将混合而来的潮料进行喷射。而湿式喷射混凝土支护反应过程当中直接将一定比例的粗细骨料、水以及水泥均匀搅拌之后,使用湿式喷射剂进行喷射。而在如今煤矿地下产煤之间工作进行过程当中,最常使用到的一种混凝土喷射方式就是水泥裹砂喷射混凝土支护方法,在支护技术应用过程当中,直接使用水泥裹住沙粒之后,将裹住的沙粒与混凝土或者是水泥砂浆调试在一起之后,以泵送或者是压缩空气的方式提供反冲力,直接的将混合料进行喷射,从而形成一层具备更高强度的超高强喷水混凝土支护体,使得巷道深处的围岩岩石具备有更高的刚度、强度以及承载能力,更进一步的确保煤矿采煤巷道的稳定性及安全性,保证之后煤料运输过程中的安全性。其中水泥裹砂喷射混凝土支护方法如图3所示:

(2)高爆锚喷网支护技术

想要使得巷道内部的岩性结构薄弱部分具备有更高的抗剪能力,则必须进一步的加固锚杆,此时通过在一定厚度范围之内,使用一种加固拱固定于矿井深部的围岩周边,从而使得岩层自身具备更高的稳定性。此外通过应用该加固拱,还能够防止围岩上层的岩性出现松动或者是变形等现象,以保证在煤矿巷道掘进工作过程中影响到巷道的安全性及稳定性。而通过应用锚杆本身所具备的悬吊作用,直接将快要掉落的围岩或者是软弱岩层悬吊于巷道上部质地较为坚硬的围岩当中,使得质地较为坚硬的围岩直接的承载一部分软弱的围岩或者是围岩的重量。同时想要对巷道内部的围岩进行支护,就是直接的将数目一定的锚杆设置于巷道周围,从而使得巷道深处岩石具备有更高的荷载能力,进一步的提高巷道内部围岩的强度,使围岩的拉应力进一步的得以改善。

(3)联合支护技术

在煤矿采煤掘进工作进行过程当中,所应用到的高强支护技术为联合支护技术的情况之下,主要是通过使用U型钢可塑型支架以及锚背支护等联合到一起所形成的一层超高强支护体,从而解决掉之前在喷射混凝土支护结构应用过程当中巷道深处稳定性不足的问题。同时应用该联合支护技术,还能够防止在巷道支护过程中,使得广大的围岩出现变形、移动甚至是流动等现象。而在联合支护技术应用过程当中,所使用到的U型钢可塑性支架能够防止矿井深处的巷道出现变形现象,同时还能够通过应用该支架,直接的将巷道的顶板及煤层结构固定起来,防止这两个结构出现侧向变形等现象。此外,在联合支护技术过程当中所遇到的锚背网材料主要有金属网、塑料网、混凝土、木材以及钢筋网等多项材质共同构成。而在煤矿的巷道支护技术施工过程中,应用最广泛的一项材质为钢筋网锚背板。通过在矿井的巷道顶板上,直接的将锚钢以及钢筋网锚背板固定于顶板上之后,联合U型钢可缩性支架,从而形成一层较为坚硬且具备有较高支撑能力的联合支护体,能够全面的发挥起整个联合支护体内外部的支护作用,使得巷道的围岩整体以及顶板具有更强的安全性以及稳定性,以保证煤矿采煤掘进工作进行过程中的安全性及稳定性。

3.结束语

综合上面可以看出,在煤矿采煤掘进工作进行过程当中,为了保证巷道整体的安全性及稳定性,则必须重视起巷道掘进支护结构设计以及施工的重要意义。而为了达到这一目的,就必须在支护技术选择过程当中应用高强支护技术。而在该技术应用过程当中,必须严格的控制施工工序,确保整体高强支护技术应用过程之后的结构具备良好的工程质量。通过更好的应用高强支护体的补强作用以及加固作用等等,使得煤矿内部的采煤巷道也具备有更高的应力、承载力以及强度、高度,以保证之后采煤作业顺利完成。

摘要：如今各种科学技术的进步以及广泛应用,不仅仅方便了人们的生活,同时更不断促进了煤矿采煤掘进工作的顺利发展。而在煤矿采掘工作进行过程中,其中的一项关键性技术在于高强支护技术。本文主要围绕着岩层的特点,详细的分析了高强支护技术的特点以及在煤矿采煤掘进工作进行过程中最为经常使用的支护技术。并且先后探讨了超高强喷射混凝土支护技术,高爆锚喷网支护技术以及联合支护技术等多种高强支护技术应用于煤矿采煤掘进工业当中的细节之处。

关键词：煤矿采掘,高强支护技术