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摘 要：经过长期发展,煤矿井下支护技术日益完善,趋于成熟,并显著提升了采掘效率、增加了煤炭产量、强化了生产安全.煤矿井下巷道掘进既要选择适宜的施工设备和可行的施工工艺,还要结合矿井的具体情况科学设定巷道掘进速度.笔者将结合现有的工作经验,浅谈巷道支护技术,希望能够为井下掘进工作的开展提供参考.
关键词：巷道支护技术；煤矿；井下掘进；应用
在煤矿企业中,巷道掘进工作具有长期性和系统性,除要结合地质条件有效管控掘进速度外,还应合理挑选施工工艺,科学选取掘进设备,依托地质勘探技术,有效、安全开展巷道掘进工作.为进一步保障巷道掘进,提升支护效果,本文将深入研究巷道支护技术.
1 巷道围岩控制
对于煤矿生产而言,巷道围岩控制和支护密切相关,因此,若想有效开展巷道支护工作,则一定要掌握和围岩控制相关的理论.现阶段,在巷道围岩控制中主要存在下述观点：新奥法则,该法则指出巷道围岩自身拥有自然承载能力,要求围岩和护体组建趋于平稳的支撑圈；冒落拱理论,该理论指出围岩自身拥有自然承载能力,可在巷道上方位置可形成自然平衡拱；围岩卸压法和弱化法,该法则主要借助支护结构的基本特点来改进支护架结构,释放一定围岩能量,同时,吸收特定的围岩能力,从整体层面改善围岩的稳定性.将巷道划分成多个关键承载区和次承载区,其中压缩区尾部主要表现在围岩深部,为进一步保障维护巷道中尚不清晰的关键承载区,在巷道周边存在张拉区,一般为次承载区,应借助支护加固来增强承载力.
2 巷道支护概述
2.1 巷道支护技术
对于巷道支护技术而言,不管是从方法手段,还是从理论层面来说,它都具有多元化特性.从宏观层面着手,主要存在围岩支护、加固和多元支护等不同技术.其中围岩支护也是被动支护,以金属支架支护为代表,借助金属支架作用于巷道围岩表面,以此来规避或者控制围岩变形.此种支护属于临时性支护,在具体的使用过程,存在一定的隐患,安全性不高；围岩加固属于主动支护,以锚杆支护为主,随着技术的发展,该技术日益成熟,支护力度作用于围岩中的巷道,不仅可支护巷道围岩表层,还可调整围岩变形周期；多元支护是一种最为常用的巷道支护技术,也被叫做复合支护,同时使用几种支护形式.
2.2 支护形式
2.2.1 预留煤柱
这是一种传统的支护.在巷道中,因其上区段为运输平巷,其下区段是回风平巷,所以,可提前在这两个部分预留充足的煤柱,进而保证回风平巷可规避支撑压力峰值.此种支护比较简单,便于通风排水.然而,此种支护也存在缺点,成本耗费较多,若煤柱出现严重损失,则会加大维护系数度；若把煤柱支撑压力转移至底部,则可能降低周边巷道的牢固性,还会影响周边煤层的开采工作.
2.2.2型钢支护
型钢的刚韧性较强,并具有较高的抗压性和较强的抗剪能力等.在巷道中,内部支架主要肩负横向负载,承受纵向推图动力,因此,应从水平和纵向着手来准备所能承受的负荷能力.同时,抗弯截面模量还会影响型钢断面的几何指标,由此可知,尽可能保证抗弯截面模量等同于巷道支架所具备的承负能力.另外,型钢的几何外形还会影响支架的性能.在处理和调整支护型钢外形时,应尽量符合临界面面积,适应平稳性标准,确保受力处于良好状态.
3 煤矿井下掘进过程巷道支护的应用情况
支护是指控制围岩运动,以此来提升稳定性,进而为煤矿生产的安全进行提供保障.近年来,煤矿开采技术日益完善,巷道掘进支护更加成熟.虽然,加大了在支护工艺中的探究力度,投入了较多的精力,可行、合理、有效的支护方案的价值也得到充分发挥,显著提升了掘进效率,增加了掘进安全,减少了建设周期,适应大规模采掘,满足高强度采掘标准,但是,从另一层面而言,巷道掘进深度的增加和掘进布置方式的改变,繁琐、恶劣的生产条件要求提升支护水平.在这一背景下,现行的支护技术存在不足,这是因为部分煤矿企业为缩减成本投入,降低在支护设备方面的维护力度,更新不及时,使得设备低效工作,进而降低了生产的安全性和稳定性.这一不足主要体现在现场勘查中,支护形式不满足生产需求,人员的技术水平不符合设备的性能.基于上述问题,企业一定要重视宣传教育,让每一位煤矿工作人员均明确支护的重要性,通过合理、有效的改善对策,有效发挥支护技术的价值,切实保障巷道的安全掘进.
4 应用对策
4.1 科学选择支护方式
现阶段,在矿井掘进过程中,主要使用金属支架、锚杆和预留煤柱等支护形式.在实践活动中,应参照围岩强度,结合发展和运动情况选择适宜的支护方式.通常,锚杆支护在增强围岩强度方面具有显著效果,支架支护以及混凝土支护可大幅度优化围岩的运动情况.平稳、牢固性巷道一般选择刚性支护,平稳性不良的巷道则采用伸缩性支护,进而应对采动所带来的影响.编制和设计支护方案时,确保巷道围岩可出现变形,进而待围岩表层岩体被损坏后可释放一定的高应力,以此来降低变形量,有效发挥关键承载结构的作用,同时,维持次承载结构处于平稳状态.另外,还应选择适宜的支护机会,科学选择支护强度,充分释放浅部围岩应力.在实践活动中,主要采用多种支护方式共同做种的复合支护形式,以此来提升工作性能.
4.2 提升安全意识,注重技术培训
提升煤矿企业全体人员的生产意识,这是优化支护工作的必要条件,企业的管理人员应率先改进以往的支护观念,明确支护技术水平的提升在效益增加、生产效率提高和竞争力增强方面的推动作用,增加资金投入,强化宣传和培训,促进信息反馈,改善支护现场管理,同时,把工艺原理培训紧密融入到实训考核中,让企业员工正确认识技术标准,有效掌握操作规程,紧追新技术的发展脚步,大力推广新技术,进而适应当前的生产需求.
4.3 建立科学的监测体系
支护监测的工作内容为：借助围岩发展情况指标的加工和搜集,全面掌握运动规律,明确支护效果,以此来为支护系统的改善提供参考和依据,同时,加工和搜集监测数据时,应本着系统、准确和有效的原则.在井下掘进阶段,一定要密切追踪巷道支护效果,借助合理的方法科学分析围岩情况,准确预测,进而找到安全隐患,有效改进,进而为巷道施工的正常开展提供保障.另外,监测结果还影响着工程验收情况,可为验收提供真实的数据资料,还可丰富支护实践.
5 结语
现阶段,煤炭企业的发展陷入了瓶颈期,产能不断下降.为扭转这一局面,实现煤炭企业的稳步发展,应加大在巷道支护技术中的研究,灵活应用支护技术,缩减生产成本,提升安全性,进而为煤炭企业创造大量的效益.
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