煤矿采区巷道支护设计方案研究

2021-03-25

当代化工研究 2021年4期

（山西阳煤五矿山西 045200）

如果想要煤矿企业的生产工作非常安全、顺利的完成，必须严格设计支护方案，这是至关重要的，经过分析和探究支护方案的设计，使得企业的支护施工人员可以了解和掌握煤矿内部的构造和地质条件，充分利用我国的煤矿资源，提高我国煤矿企业的地位，保证其更快更好的发展。

1.煤矿巷道支护设计的意义

通过一些资料和数据可以看出，煤矿企业要不断研究和开发巷道支护设计，在很大程度上可以确保煤矿的生产工作稳定进行，提高采煤工作人员的生产安全性，降低发生安全事故（图1）的频率，为企业创造更好的经济利润。在实际的生产过程中，煤矿企业的各个巷道都是不相同的，彼此之间存在很大差异，破坏区域也不同，相关的支护设计工作人员在具体的设计过程中，需要过多关注破坏区域，在根源上避免煤矿发生裂缝现象，这样可以更好的进行巷道支护，根据一些力学的相关性能，可以缓解煤矿里边岩石受到的各种压力。另外，进行煤矿巷道的支护设计，可以开发出更多的煤矿资源，充分利用煤矿资源，减少环境的破坏程度，在支护巷道的工作中，工作人员要充分了解巷道的具体情况，通过岩石应力之间的相互转变，使煤矿中产生的能量进行充分利用，降低煤矿巷道的破坏性，给支护设计带来更好的影响。由于煤矿巷道极易出现裂缝现象，严重影响工人的工作效率，所以，巷道支护工作人员要提高自己的专业水平和专业能力，降低岩石的承受压力，防止出现裂缝。

图1 巷道顶板事故

2.煤矿巷道支护的发展方向

我国煤矿企业的工作人员和相关的研究人员都在不断的努力和研究，目前在巷道支护方面取得了显著的成效，改变传统意义上的简单支护技术，发展先进的支护方案。不过，由于我国煤矿企业机械化设备的利用程度提高，煤矿的开采深度也在不断加深，对巷道支护技术有了更多的发展要求。从我国目前实际的采煤情况来看，未来巷道支护的发展方向有以下五个方面。

(1)以钢代木，减少木材的使用

煤矿企业在进行支护工作时，会使用大量的木支架，不过使用木支架的比例在逐年降低，这些数据表明，我国煤矿企业的支护技术在不断提高，已经开发和设计出先进的支护技术，并且取得不错成效。不过，还是有些煤矿企业在使用木支架进行支护工作，浪费的木材料显而易见。现在我国的木材料十分缺乏，导致使用木支架的矿区不能顺利完成支护工作，寻找其他的支护材料会提高支护成本，所以，要尽量减少木支架的使用频率，用钢材料来代替，这是我国未来巷道支护领域有待解决的重要问题。

(2)有效发展拱形可缩支架

在我国煤矿企业的支护施工过程中，拱形可缩支架被广泛使用，并且逐年增多。不过，在采区巷道支护工作中，使用拱形可缩支架依旧是非常少的，在一些西方的先进国家，使用拱形可缩支架非常普遍，在煤矿企业中可以达到85%以上，在我国只有15%的企业开始使用这种支架。根据企业的生产情况可以看出，拱形可缩支架适合在一些巷道地质条件特殊的煤矿中使用，而且是最适合和最有效。我国应该不断推广拱形可缩支架的优势和相关的技术特点，在未来的支护设计中积极的利用拱形可缩支架。

(3)发展锚杆技术

在我国的上世纪七八十年代开始，就已经开始使用锚杆支护（图2）技术，并且应用的越来越广泛，伴随锚杆支护技术的不断研究和发展，其使用范围在不断扩大。据相关数据表明，在煤矿巷道支护中可以有效利用锚杆支护，技术比较先进，经济上也是可以接受的。在煤矿巷道的地质条件适合的情况下，在煤矿巷道中要积极利用锚杆进行支护工作，可以减少木材料的使用，也可以弥补钢材料的使用不足之处，这是非常有必要的事情。目前我国煤矿企业要尽快制定和完善一些规章制度，有效保证企业的生产安全，提高企业的经济效益和生产效率。

图2 锚杆支护巷道断面

(4)发展新型背板材料

目前我国发展了不同形式的支架，只是背板材料大部分停留在木背板的水平上。由于背板的强度低和耐腐蚀性差，严重影响了支架的使用效果。因此，发展新型的支护材料是改善井下巷道支护状况的一条重要途径。

(5)系列化、标准化设计巷道支护

我国煤矿企业要根据出台的相关政策和有关规定进行合理的推广，不断提高巷道支护技术，施工人员的技术水平和管理人员的管理水平也有待提高。

3.煤矿巷道支护设计

(1)工程概况

所研究的煤矿企业在我国的山西省，煤矿的开采深度较大，接近于1000m，在煤矿企业的开采过程中，有些地段的煤矿巷道遭到了巨大的毁坏，在整个煤矿区域的周边也存在很多巷道，每一年都会对其进行维修和保护，因为煤矿附近的变电所不是特别先进，用电质量较差，使巷道的开采效果受到非常严重的影响，不能保证工作人员的工作安全，煤矿企业需要解决这个问题，改变用电质量差的情况，需要煤矿采煤工作人员在开采的过程中，不断完善巷道支护技术，把巷道的宽度控制在4m左右。巷道没有较好的稳定性，需要煤矿企业的员工经常对其进行科学的管理，严格控制巷道的一些重要参数。

为了全面提高煤矿巷道支护过程中的工作安全性，要选择质量好的支护材料，从根源上保证支护质量，降低维修巷道的频率。在具体的支护中，要科学有效的进行巷道支护工作，不能过分浪费支护材料，同时，采购工作人员要购买相同的使用材料，可以方便以后的使用，提高工作进度。

(2)巷道支护设计

在煤矿内部开采巷道的过程中，要使用合适的支护方式，保证巷道支护的工作质量和工作效率，支护工作人员如果遇到破坏性比较大的巷道，要采取相应的措施，可以在巷道内部不断加入浆液，把破坏比较严重的煤矿修补完整，使其和其他的煤矿联系在一起，这样可以提高煤矿企业的安全、稳定生产。正常情况下，锚杆要选择一些合适的、可以维修煤矿巷道的，锚杆的间距和排距的尺寸要控制在合理的范围之内，托盘尽量使用具有护顶功能的一些金属钢板，护顶一般是由梁和网组成，然后不断喷射浆液，在整个工作过程中，支护工作人员要有效的限制浆液的喷射速度。通过一些资料可以看出，在煤矿的开采过程中，要不断对巷道的内部结构进行完善，合理控制煤矿的采煤速度，平衡的分布煤矿内部的各种压力，要把压力控制在煤矿巷道的承受范围以内，要时刻注意观察巷道的承受压力是否有一些巨大变化。在煤矿的生产过程中，不断优化支护技术和设计方案，最大限度的减小应力，主应力和剪应力都应该变化，顶板也会随之出现一些变化，总之，各个方面都会有所下降，这样才可以提高支护效果，保证工作质量。