煤矿开采工程巷道掘进和支护技术的应用分析

2020-11-27何刚孙伟明

商品与质量 2020年12期

何刚孙伟明

贵州肥矿兴阳矿业有限公司织金县城关镇兴阳煤矿贵州毕节 551700

1 巷道掘进中支护工艺研究意义

对于煤矿的开采和挖掘，我国在煤矿安全规程中有着相应的规定，掘进机在移动中，需要对煤矿巷道的顶板与围岩进行加固。但是如果在进行顶板与围岩的支护加固过程中，支护设备无法与掘进同时进行，就会极大地降低煤矿开采生产的效率，浪费成本。因此，提高煤矿地下开采的效率，提升煤炭开采的总量，需要对支护作业工艺进行改进和优化。对支护工作的设备、工艺等进行研究，不仅仅可以缩短支护所需要的时间，提高掘进机工作效率，还能够减少在煤矿开采工作中巷道顶板暴露的时间，降低施工人员劳动强度，提高支护的质量，为施工人员的安全提供了保护和保障。除此之外，对煤矿巷道快速掘进中支护工艺进行分析研究，不仅为煤矿掘进支护方面的研究提供了参考，填补了空白，而且对于提高煤矿开采的质量和效率以及安全性的提升都有着非凡的、重要的意义[1]。

2 煤矿巷道支护原理及应用

地下煤矿的开采工作，需要施工人员长时间在地下深处连续作业，因此在煤矿巷道的快速掘进中，有效的支护工作就变得尤为重要。支护是具有极高安全性能的一个保护措施，对于煤矿巷道掘进中的作业安全和设备安全有着重要的意义。巷道支护就是利用每一种或者多种机械设备设施，通过设备设施的工作对巷道的围岩进行支撑，从而形成一个安全的巷道作业空间，保证井下工作人员的安全。一般来说，支护形式分为两种，分别是临时支护和永久支护。通常情况下，在煤矿巷道的掘进中，临时支护需要先行进行布置，采用预防性的措施对巷道顶板进行支撑，目前主要有着打点柱支护、液压支柱支护、木制支柱支护等方式，还有前探梁支护以及液压支护设备支护等方式。临时支护需要在煤矿巷道掘进工作开始前提前进行准备，在掘进工作中全程运行。除了临时支护外，从理论上讲，永久支护工作同样要进行和安排，在巷道的掘进工作中，永久支护的材料一般为锚网、锚杆、锚索支护等。在永久支护中，每一个支护材料的强度和具体的适应位置安装设置都有着极为重要的影响，因此，在永久支护工作中，需要对支护材料的铺设等进行合理科学的设置，从而提高永久支护的安全性能[2]。

3 煤矿巷道快速掘进中支护工作问题及影响因素

虽然我国煤矿产业不断发展，煤矿企业数量增加、规模扩大，在巷道快速掘进中支护的工艺设备不断创新进步。但是不可否认的是，目前而言，我国的煤矿巷道快速掘进中支护工作还存在着诸多的问题和不足，影响着支护工作的质量和效果。文章对煤矿巷道快速掘进中支护工作问题以及其影响因素进行阐述。

3.1 支护工作影响因素

煤矿巷道的支护工作涉及到诸多的方面内容，具体而言，对于支护工作质量有着实际影响的因素有以下几种：一是支护设备以及支护材料的影响。目前我国的许多煤炭企业的支护相关设备存在老旧、落后等问题，且对其的维护保养关注和重视程度不足，导致支护设备在实际工作中状态不佳，难以更好地进行支护工作。除此之外，支护材料，如锚网、锚杆的材料，这些材料的质量和性能都会对支护工作造成实际的影响。二是支护受力模型影响，支护工作的核心就是要保持巷道顶板和围岩的受力平衡，这就需要对支护中设备以及相关结构进行受力分析，建立受力模型，如果受力分析模型出现问题，就会从整体上和根本上导致支护工作无法发挥出其作用和价值。不同的区域部分、不同的支护设备的受力分析模型是不同，这需要相关施工人员前期对巷道进行分析，选择合理科学的受力模型进行分析。三是支护配套设备的影响，支护配套的设备对于支护整体的质量与性能也有着巨大的影响，需要对其进行关注和重视[3]。

3.2 支护工作存在问题

支护工作中还存在着一些现实的问题和不足，这些问题和不足影响、阻碍和制约着支护工作价值和作用的体现与发挥。具体而言，支护工作存在以下问题：首先是对支护工作的重视程度不足，有许多煤矿企业没有重视这一工作，导致支护工作在巷道掘进中的实际开展情况不佳。其次设备的落后与陈旧，支护设备落后，导致了实际的支护工作不尽人意，因此需要解决这一方面问题。三是支护研究缺失，我国在煤矿巷道掘进支护方面的相关研究少，难以给实际的支护工作提供理论与技术的支持和帮助，导致我国的巷道支护多年来难有创新，发展艰难。

4 煤矿巷道快速掘进中支护工艺与设备分析

煤矿巷道快速掘进中支护方式形式分为临时支护和永久支护两种类型，因此在实际的分析研究中，需要对两种不同的支护形式进行分别研究。

4.1 临时支护工艺分析

在实际的煤矿巷道掘进中，临时支护多是通过支柱进行支护工作的，支柱支护的方式形式需要相关的施工人员提前对整体的煤矿巷道的顶板和围岩有着一定的认知和认识，同时还需要对支护的支柱结构以及其他支护设备的内部结构零件有着清晰的了解。现阶段我国许多的煤矿巷道中掘进支护工艺在实际的支护工作中，没有考虑到支护支柱或者支护设备与巷道顶板与围岩之间的合理科学的位置关系。因此，对临时支护中的支柱或者支护设备进行改进优化是十分重要的。临时支护具体而言，重点在于通过建立力学分析模型，对支护支柱的相应设置参数进行分析研究，从而更好的使支护支柱能够做好顶板的支护与围岩的保护支撑，无论任何支护方式，其本质目的都是为了保持巷道顶板以及围岩的受力平衡，做好临时支护中顶板与围岩的受力分析，使其平衡，就能够起到支护的作用和效果。

4.2 永久支护工艺分析

在煤矿巷道掘进中，永久支护工艺有着更加高效的性能，能够更好的帮助保护施工人员以及煤矿开采工作的安全。对永久支护工艺进行优化改进，需要从以下几个方面入手：在材料方面，需要选择高强度、高硬度的锚网、锚杆、锚索材料，使得永久支护能够满足巷道顶板与围岩长时间的应力负荷。在结构方面，需要结合巷道的实际情况，通过建立受力分析模型，选择更加科学的永久支护方式，从而起到更好的支护保障效果。