高强支护技术在煤矿采煤掘进中的运用探讨

2021-04-11辛洪瑞

当代化工研究 2021年21期

＊辛洪瑞

（山西省阳泉荫营煤业有限责任公司山西 045011）

随着煤矿采煤数量与矿井建设规模的不断扩大，高强支护技术的应用受到了人们的高度关注与重视。高强支护技术的应用不但是煤矿深、宽开采的的必然要求，更是提高采煤效率，保障采煤安全等重要措施。

1.高强支护技术相关概述

煤矿开采需要结合现场实际及煤矿特点进行全面分析，提高掘进支护水平，保障采煤效率与采煤安全。目前，较为常用的高强支护技术主要包括有可伸缩性支架支护技术、预留煤柱支护技术、高强喷射混凝土技术、联合高强支护技术、光爆锚喷网支护技术这五种。高强支护技术的有效应用需要结合对巷道实际情况进行合理选择，尤其是要结合巷道截面净高、净度等的科学计算，最大限度地发挥支护技术应用效果。随着浅层煤矿的不断开采，可以利用的煤炭资源的深度逐渐加深，才能满足日益增长的煤矿需求。煤矿开采深度的不断增加，对于出煤效率与采煤安全的要求也越来越高，对此必须加强对巷道掘进的有效支护，保障采煤安全，以及为安全撤离提高安全、稳定通道。目前高强支护技术在采煤掘进中的应用主要集中在保障采煤安全以及安全施工预防与控制方面。同时，高强支护技术在采煤掘进中的应用有着操作简便、成本较小的应用优势，尤其适用与较高难度的采掘工作，因此被广泛应用于煤矿采掘过程，大大提高了煤矿开采效率，降低了经济成本，为推动煤矿企业实现采煤效益最大化提供有效保障。

2.采煤掘进中常用高强支护技术应用分析

（1）可伸缩性支架支护技术。目前，在巷道支护应用中的高强支护技术多种多样，可伸缩性支架支护技术应用最为普遍。这一技术的应用主要是通过可伸缩支架的双向伸缩作用进行支护通。一般来说，矿井巷道掘进断面比较小，会对开采工作造成较大限制，导致采煤过程中极易对巷道侧壁产生破坏，从而提高采煤工作时的危险性。可伸缩性支架支护技术的有效应用能够有效提高巷道整体的承载承压性，为采煤掘进提高良好支护环境，提高煤矿采煤掘进效益。

（2）预留煤柱支护技术。预留煤柱支护是较为传统的高强支护形式，尤其适用于对煤矿巷道上、下区段的支护。预留煤柱支护技术的应用在操作方面较为简单便捷，也能取得较好的应用效果。尤其是一些矿井的通风条件与排水效果较差的巷道掘进会对采煤工作造成较大影响，采用预留煤柱支护技术能够有效缓解、解决这些问题。但是预留煤柱支护技术在实际应用过程中也存在应用成本较高、巷道后期维修难度大等不足。所以，在具体应用过程中应结合矿井巷道实际情况分析对预留煤柱支护技术的应用进行合理选择。

（3）高强混凝土喷射支护技术。一般来说，煤矿开采地理环境极为复杂，采掘作业难度较大，安全问题也十分常见。加强深层地下地理环境空气流通性较弱，极易发生巷道坍塌现象。若是缺乏有效的高强支护极易发生安全事故。通常情况下，进行煤矿开采的时候，因为煤矿的地理环境十分复杂，给采掘作业带来许多困难，也会造成许多安全问题。高强混凝土喷射支护技术的有效应用能够提高巷道的稳定性，确保其能够达到相关标准要求。此外，这一技术的有效应用还能够提高巷道顶板强度。在具体应用过程中需要结合巷道实际情况对喷射技术进行合理选择。

（4）光爆锚喷网高强支护技术。在采煤掘进过程中，巷道墙体有着诸多薄弱之处，可利用锚杆的强度与拱起作用强化薄弱墙体，提高墙体的承载力与抗震强度。在深层采矿巷道掘进过程中，光爆锚喷网高强支护技术的有效应用能够加固拱结构设置，提高其稳定性，避免出现矿顶松动、变形，保障采煤安全。光爆锚喷网支护技术的有效应用能够通过发挥悬吊锚杆作用对松动围岩进行有效加固、支撑，提高其承载性能。

（5）联合高强支护技术。在煤矿掘进作业过程中一项重要内容就是锚杆支护技术，在实际运用该项技术时需要着重做好组合、连接与加固这几个环节。一般而言，巷道施工会在不同程度上影响与破坏到原有的岩层结构，导致其安全性以及稳定性下降，所以要求工作人员能够在稳定地层中深入锚杆，有效增强巷道围岩结构的稳固性，确保后续工作得以安全推进。在具体作业环节，工作人员需尽量采取组合锚杆的形式，如此一来便可让组合梁与组合拱在巷道内共存，避免出现冒顶等问题。当作业完成一段时间后工作人员还要加固所有锚杆，设置相应锚杆群，形成一个彻底封闭的承载结构，进而实现支护效果的大幅提升。锚杆支护不同于液压支架的一点在于其更为关注防御功能。总体而言，该项技术具有较好的适应性与灵活性，可以根据具体采煤环境情况来进行相应的改进与调整，要求作业人员能够对岩层构造进行细致排查，并且还需要结合围岩结构应力以及使用巷道时间等情况来做好锚杆支护方案的制定与规划。但是因为采煤周期较长，所以如若巷道围岩发生分化问题，就会导致岩层断层面积加大，因此要求作业人员确保降低空顶距离，及时进行混凝土喷射作业，提高围岩的稳固性。

联合高强支护技术的应用通常需要结合实际情况，选择合适的U型钢架和锚背对巷道进行支护，达到强化支护的目的，确保巷道的安全稳定。在进行采煤掘进过程中，联合高强支护技术的有效应用能够实现对巷道深部位置的有效保护，提高巷道稳固坚实性能，而且可以有效预防巷道顶端出现侧向变形，以及煤层变形问题。就现阶段看来，联合高强支护技术主要有如下两类：第一，联合使用U型钢可缩性技术与锚背支护技术。在实际开展作业过程中，要求确保灌浆质量，首先做好巷道打眼，往孔眼内固定注浆锚杆，随后根据注浆情况来明确实际锚杆的数量。其次需要采取设备或人工方式来进行水泥搅拌，同步开展注浆作业。一般来说需要保证搅拌和注浆地点间距不超过5m。该类技术的优点在于能够明显提高巷道支护的稳固性，而且适用于较高部位的巷道。第二，联合使用锚梁网支护技术。该项技术主要是采取的是光面爆破技术，在具体运用环节在完成初喷、打锚孔、待锚杆、钢丝网和钢梁等作业后，采取喷射混凝土的方式来对锚梁网实施再次加固，确保其稳定性。其一大显著优点在于能够打造一个安全系数较高的开采环境。

3.高强支护技术应用现状分析

在目前的煤矿采掘施工过程中，高强支护技术的有效应用能够取得较为明显的效果。但是相对而言，高强支护技术的应用发展时间较短，未能广泛普及应用到高应力巷道与沿空巷道支护当中。在高应力巷道实际开采过程中，许多因素影响会导致巷道顶部产生较大形变，以及产生收缩形变问题，对井下采煤作业的顺利进行产生较大影响。同时，高强支护技术的应用在监测机制构建、落实方面存在诸多不足，不但无法实现对安全施工的有效预警，而且应用不当还会给采煤作业带来不良影响，甚至导致较大的经济损失。在进行沿空采掘施工过程中若是缺乏对高强支护技术的有效应用，无法对巷道进行有效加固而导致巷道产生严重变形。再者，在回采作业当中如果巷道加固效果不佳，巷道出现严重变形导致断裂面收缩增长，也会对采煤效率造成较大影响，甚至会引发安全施工问题，导致经济损失乃至人员伤亡。这就要求采煤单位在实际应用过程中必须对监测机制的构建与落实予以高度重视，在落实有效支护措施的同时，构建起高强支护监测系统，并充分发挥其监测作用，保障采煤安全，提高采煤经济效益。

4.优化高强支护技术应用效果的策略分析

在科学技术快速发展的今天，在煤矿采煤掘进工作中的高强支护技术也在逐步创新与成熟，但是鉴于当前高强支护技术应用过程中的不足，还应当要采取有效的措施来优化其应有效果，将该项技术的优势全面发挥出来，具体可由如下几方面进行处理：第一，在正式开始支护前，要求作业人员能够亲自到现场进行勘查与调研，全面掌握现场环境情况，确定支护方案后，不可马上大范围投入使用，还需要先行开展实验检测，在检测数据达到标准要求后方可正式使用，保证获得最佳的支护效果。第二，能够科学结合高强支护技术和其它技术，高强支护技术的一个运用优点就是其能够结合多种技术一同使用。在进行煤矿采掘过程中，要求作业人员能够做好其它技术的钻研工作，仔细研究该类技术联合使用高强支护技术的可能性、可行性以及使用效果等情况，以便于更好的发挥出高强支护技术的运用效果，确保巷道的稳定与安全，为煤矿开采工作提供安全的环境，推动煤矿企业健康持续的发展。第三，做好压力监测工作。在运用高强支护技术过程中，有关技术人员还应当要结合实际煤矿采掘状况以及巷道建设情况来确定相应的管理与控制方法。特别是在处理巷壁压力以及巷道顶部时，合理使用高强支护技术能够有效确保巷道的稳固。而且作业人员还需要仔细检测巷道顶部的压力，可以采取顶板离层仪等仪器设备来对顶板压力进行动态检测，保证整体支护结构的稳定与安全。即便高强支护技术具有良好的功能性，如若在具体运用过程中没能全方位掌握与了解此项技术，就会大大增加煤矿顶板开采作业时发生问题的几率。所以有关作业人员应当要能够在建设支护期的早期阶段就能够正确处理巷道变形的问题，严格把控变形量在规定范围当中，防止降低支护质量与效果。而且在进行技术推广时，管理者应首先对技术内容进行深入了解，管理好煤矿岩层结构数据及其他信息，让支护系统更具稳定性特征，避免给煤矿企业带来经济损失。