煤矿综采工作面端头支护技术探究

淮北矿业(集团)有限责任公司西北分公司王洼项目部 宁夏 固原 756505

1 引言

由于煤矿井下生产环境调节十分复杂多变,因此在综采过程中,必须采取科学的方法和措施来做好安全防护工作。由于端头位于工作面和巷道的交汇位置,不仅内部悬空面积较大,而且设备较多,因此支护难度较大。对综采工作面端头支护技术进行分析研究十分必要。

2 工作面端头支护的发展阶段

工作面端头支护最初起源于上世纪五十年代,当时我国煤矿井下端头支护技术刚刚开始起步,发展不完善,支护质量不高,仍然存在较大的作业风险。到上世纪七十年代,我国煤矿生产进入到一个快速发展阶段,在煤矿产业整体带动下,工作面端头支护技术也得到了快速发展,形成了以金属摩擦支护和铰接顶梁技术为代表的端头支护技术。该技术大大推动了煤矿生产安全、提升开采速度和开采效益的多重提升,在国内煤矿企业得到广泛应用。自上个世界八十年代中期,煤矿开采作业开始应用现代新技术,机械化采煤以及支架液压技术开始应用到煤矿企业中,推动国内采煤技术朝着更加科学化高效化的方向发展。工作面端头支护技术也不再使用钢梁进行支护,而是被对称的工字钢梁所取代。相对于传统的工作面端头支护技术,新的支护技术具有更稳固的支护效果,大大提高了工作面作业的安全性,保障了煤矿生产效率。

3 工作面端头支护方式分类

工作面端头支护方式必须根据回采工作面的工艺来确定,目前,煤矿综采工作面端头支护方式主要有以下几种:

一种是单体支护方式。这种方式通常是采用单体支柱加托梁结构构成,在采空区有密集支柱。该支护方式具有很强的适应性,在实际的应用中可以根据支护结构与顶梁及连接方式的不同分为长钢梁支护T字顶梁以及网状顶梁支护。

另一种是液压支护方式。这种方式是利用单体液压支柱与十字铰接顶梁配合支护,十字顶梁形成网状支护结构,因此支柱受力相对均匀,而且不需要反复支撑顶板,有益于顶板完整性保护。该支护方式适用于煤层倾角较小的综采工作面。

还有一种是单元式支护方式。这种方式是单体液压支护的升级版,采用单元式端头支架,解决端头狭窄空间支护难题,打通了单体支护末端0.5米～1.5米的无架区。

4 综采工作面端头支护技术应用中的问题

目前,国内综采工作面端头支护技术的应用虽然已经有了一段时间,但是从具体的效果看,端头支护技术已经在开采产量的提升过程中出现了瓶颈,工作面端头管理出现弊端。比如在工作面端头支护过程中,巷道地压和井下开采造成的应力变化会导致作用叠加,从而影响到开采工作区的大部分范围。根据支撑压力存在点进行分区,可分为压力激增区、压力升高区以及压力缓升区。对压力不同的区域如果采用一刀切的端头支护管理办法效果并不理想,因此结合工作面实际情况采用更加精细化的端头支护管理技术更符合煤矿井下生产的实际需求。另外,在综采工作面端头支护技术的应用中,应将井下生产安全性和生产效率等方面进行综合考虑。通过对不同压力区域的研究,根据风险级别的高低采取有针对性的防控策略,但是在实际工作中,端头支护方式调整程度有限,而且在寻找工作面不同区域压力时较为困难,因此支护难度较大。而且工作区域内有很多设备,在支护的过程中还要考虑到设备运行路线的合理性,这些都是端头支护技术应用的难点所在。

5 以安全生产为目的端头支护影响因素及优化方法

端头支护技术的应用效果受到多方面因素的影响。最为首要的是生产技术条件的影响。比如地质和地形条件会对工作面端头支护的安全性造成干扰;端头支护技术方案的实施是否标准、规范会对工作面支护技术应用效果带来影响。

在提高工作面端头支护安全的目标下,工作人员可采取以下的优化方法:

一是确保端头支护设备工况保持安全稳定。定期对支护设备进行检查维修,确保支护设备工作状况良好。同时结合工作面实际情况,改善传统的端头支护技术,积极融入现代新技术,利用科技力量为端头支护提供更安全可靠的支持。

二是加强井下工作面地质和地形条件的监测和模拟。利用专业软件对井下地质地形变化情况进行模拟分析,根据可能出现的风险情况确定最安全最适宜的端头支护方案,降低端头支护技术应用中的风险,提升端头支护稳定性。

三是制定工作面端头支护标准。不同的生产情况和生产条件应采用合理的工作面端头支护技术。不同的端头支护技术方案在实施的过程中应具备科学规范的流程,采取严格的质量控制措施,确保工作面端头支护方案实施过程规范,确保端头支护技术质量过关。

四是加强工作面顶板管理。严格执行工作面正规操作标准,保持支护设备工况良好。针对支护过程中顶板离层破损的问题,加强各顶板衔接,确保顶板位于安全位置。避免因顶板离层破碎导致端头支护难度加大的现象发生,为工作人员技术操作和维修工作减少阻力。

6 结语

在煤矿生产过程中,通过采用端头支护技术,有效缩短机械设备开采时间,为提高开采效率创建有利条件。在实际的端头支护工作中,煤矿工作人员必须结合井下生产情况,从井下地质地形环境条件及变化情况、从端头支护技术方案实施情况、从工作面端头支护管理情况等方面入手,确定最佳的工作面端头支护方案,并根据支护技术的标准流程和质量管理办法来组织实施。通过工作面端头支护技术的设计及应用,有效避免出现施工过程中人员伤亡现象,提高了综采工作面的生产安全系数,为生产效率提供可靠保障。