关于煤矿开采技术与掘进支护技术探讨
摘要
关键词
煤矿开采技术;掘进技术;策略
正文
引言
在我国,煤炭应用范围极为广泛,同时是推动经济发展的重要能源。在煤矿生产的整个过程中,采煤是一项主要内容,基于不断进步的科学技术,现阶段在采煤工作中引用许多新的工艺、技术与设备,既能提高煤矿采煤量,还会提高采煤效率。煤矿生产中的采煤掘进环节,会面对较大风险,因此为确保生产安全,应重视技术选择及应用。
1.煤矿开采工作现状
煤炭是我国重要能源,供应量稳步提升,以满足用户需求,但需要直接面对一个重要问题,就是开采煤炭的时候容易导致环境污染。煤炭开采过程中,会严重影响地质环境以及地下水资源,甚至大量释放温室气体,因此破坏矿区自然生态环境。所以,要积极研究开发煤矿绿色开采技术并合理应用,提高资源利用率,防止对环境造成严重污染。此外,由于煤炭不可再生,所以,要积极创新煤矿开采技术,引用回收煤炭资源的有效方法,提高煤炭资源使用率。
2煤矿开采技术
2.1综合采矿技术
综合采矿技术应用在煤矿开采技术中,是一种常见的技术类型,利用到了有关的机械设备,因此综合开采技术又被称为综合机械采矿技术,该技术应用有助于提高煤矿生产的效率,提高开采质量,减轻人工作业的劳动强度,有着较快的掘进速度。利用综合采矿技术加强生产受到了人们的普遍青睐,不过煤矿开采中使用综合开采技术并不是毫无缺陷,该技术同样也具有一定的不足之处,这是因为综合开采技术应用具有一定的局限性,它只适用于坚固性良好的煤层顶部结构开采活动。
全部煤层储存均需要具备稳定的特性和结构,满足上述条件才能使用综合开采技术,发挥出机械设备的功能效力,因此综合采矿技术虽然有着良好的生产效果,但是具有一定的局限性,适用性不足。其中运用到了多种自重较大的设备设施,刚性脆弱煤层顶部结构以及松散的煤层结构,无法承受设备的重量,增加了塌方风险,使得综合采矿技术的应用范围受到了一定的制约。在选择和使用综合采矿技术时,要结合现场的施工环境、岩层特点等,经过综合考量,选择开采技术和方法。
2.2普通煤炭采矿技术
普通煤炭采矿技术应用的过程中,使用到了简单的设备和全人工挖掘的方式有所不同,与全机械设备采矿的生产关系同样具有显著区别,普通煤炭采矿技术应用和综合开采技术相比,在作业效率方面并不具有优势。但是该技术的经济成本较低,利用普通煤炭采矿技术时,不需要投入过高的成本就可以进行生产,普通煤炭采矿技术应用在复杂的地质条件下具有一定的适应性,可以将其应用到类型较多的矿区中进行煤炭开采生产作业。尤其是规模较小的矿区,使用普通煤炭采矿技术,投入的成本低,生产效率高,从投资视角,大型开采企业利用普通煤炭采矿技术,在保证开采作业质量的前提下,可以适当的节约投资成本。值得注意的是,普通煤炭采矿技术应用的过程中,安全事故问题的发生风险较高,普通煤炭采矿技术条件下,安全事故问题的发生几率呈现出了升高的趋势,应得到管理人员的高度重视,加强对普通煤炭采矿技术应用的安全保障。
2.3充填开采技术
充填开采技术指的是在进行落矿、运搬的过程中利用充填料充填采空区的采矿技术,可有效支护岩层、降低出现地表沉陷的概率、为向上回采提供工作平台,且具有适应性强、贫化率低、安全性强等优势,多被应用在围岩不稳固、条件复杂的煤矿开采工程中。常用的充填开采技术有很多,例如上向分层充填技术、下向分层充填技术、分段充填技术等。上向分层充填技术指的是在垂直高度上划分矿房,之后按照自下而上的顺序逐层回采;下向分层充填技术是按照自上而下的顺序进行分层回采与充填;分段充填技术是先分割大暴露面采区,从而获取矩形断面结构,之后不断缩小采区暴露面积并对稳固性较差的区域进行充填;削壁充填技术是在回采过程中崩落围岩和矿石,通过溜井运输矿石并利用废石对采空区进行充填,最后再进行回采。在进行煤矿开采时,需要根据围岩条件以及开采需求选择合适的充填开采技术并明确技术应用要点。
2.4深井开采技术
在煤矿开采深度不断加大的过程中会逐渐出现原岩应力大、岩体塑性大、围岩移动量大等情况,应用传统的采煤技术会降低采煤效率,而应用深井开采技术可以弥补传统技术的不足,因此需要提高对深井开采技术的重视程度。在应用深井开采技术时,应明确深井开采的极限深度并分析深井巷道的矿压显现特点,最后根据实际情况利用深井充填等手段进行采煤。
3掘进支护技术
3.1锚杆支护技术
在煤矿巷道掘进中,选择适当的支护技术至关重要,而具有经济性和适用性强特点的锚杆支护技术通常是一种经济且效果显著的选择。锚杆是一种坚固的材料,可以有效地支撑巷道的岩壁,减轻开采带来的应力和变形。由于锚杆的成本相对较低,所以在煤矿中得到了广泛的应用,特别是在巷道的初期支护和维护中,使用锚杆可以降低工程成本,提高经济效益。此外,锚杆支护技术在修复和防护巷道方面发挥了关键作用。煤矿巷道在长期的开采过程中可能会出现各种问题,如岩壁的位移、开裂或破损。在这种情况下,锚杆支护技术可以被用来修复受损的巷道结构,通过加强对巷道岩壁的支撑防止进一步的破坏,从而延长巷道的使用寿命。
3.2棚式支护技术
棚式支护技术通常采用金属材料支架来维护巷道的稳定性。金属支架具有较高的强度和稳定性,能够有效地承受巷道岩壁的压力和变形,从而保持巷道的结构完整和稳定。且这种支护技术的优点在于适用于大面积的开采,可以有效地维持巷道的高度和形状,并提供可靠的支护效果。
3.3钢筋网支护技术
钢筋网支护技术目前在国内的煤炭开采中已经得到了广泛的运用,例如在煤炭开采的现场地质环境较为理想,开采作业的难度较低的情况下,遇到松动的围岩或脆弱的岩石结构时,有可能会出现安全事故问题,造成塌方等后果。在生产作业中,随时随地都有可能有小石块掉落下来,威胁到开采作业的安全,因此可以使用高强度钢筋网,在巷道的高处位置悬挂,保证挂网作业的可靠质量。网片密度要达到一定的标准,形成网络式分布的作业,面对岩石掉落造成的安全隐患,进行防范和早期治理,降低巷道坍塌的风险。
3.4钢支撑技术
钢支撑技术在巷道掘进生产中作为一种常用的掘进支护手段,能够提高岩体的刚性效果和结构强度,钢支撑技术可以使岩体结构的变形风险得到最大限度的防控,在外力作用下仍旧保持岩体结构稳固,降低变形风险。在钢支撑技术应用的过程中,为了将其安全保障功能最大限度地利用起来,技术人员需要进行前期的地质环境勘查,对工字钢架和格栅等钢支撑结构进行综合分析,制定合理的施工方案。完成巷道掘进作业之后,测算钢支撑安装间距时,需要追求最高效率,在短时间内完成支撑,增强巷道作业环境的安全性、稳定性。
按照传统的加固形式,使用合适的材料,提升岩体的强度和粘结力效果,钢支撑技术代替了该方法,利用巷道岩体自身的强度、刚性优势,进行掘进支护。在选择掘进支护的形式时,结合矿区的实际生产条件,需要进行对现场环境的综合考量,分析和预测煤矿掘进支护技术的具体应用效果。在综合监测、分析中制定施工方案,并加强实时的监测,确定决定支护技术应用效果的稳定性,营造安全的施工环境,进行煤矿开采。
3.5高强度锚固注浆支护技术
注浆锚杆施工需要先钻孔,钻孔作业则需要用到锚杆钻机,并配合φ32mm规格钻头执行钻孔作业。实际钻孔过程中应严格遵循先顶后帮的顺序,结合各方面因素后将钻孔深度设计为2700mm,允许存在±50mm的波动,并严格控制孔位深度误差(<100mm)及钻孔角度误差(<5°)。完成钻孔作业之后,需要先填充锚固剂再安装锚杆,锚固剂选用k2370的树脂锚固剂,然后锚索缓慢推动至孔底,并将锚索与锚杆钻机联系起来,以慢速运转锚杆钻机并缓慢推进搅拌。当锚索达到设计深度之后仍保持0.5~1min时长的搅拌作业,随后等待1~2min之后再施加预紧力。预紧力施加需要完成止浆塞之后进行,其预紧力强度应控制在30kN以上。注浆锚索施工在步骤上与注浆锚杆施工大体相似,但在各项参数及细节上有所不同。为锚索钻孔时同样需要用到锚杆钻机,但应采用φ40mm的钻头与之配合,且钻孔方式采用湿式钻孔,现场钻孔时需要人工扶稳钻机。钻孔的顺序与注浆锚杆施工一致,在误差控制上也完全相同,但拱顶锚索孔的深度设计应当达到8000mm,并允许±50mm的波动;两帮锚索钻孔的设计深度需达到6000mm,同样允许±50mm的波动。完成钻孔之后,应详细清除钻孔的碎屑、积水等杂质。完成钻孔后,需要先向孔中注入ck2370与z2370树脂锚固剂各一支,其他步骤与注浆锚杆施工的安装操作完全一致。完成安装之后,则需要在锚索尾部依次安装止浆塞、推杆、托盘、锁具,之后应用锚索张拉机加压拉紧,预紧力应控制在100kN以上。
结束语
综上所述,煤矿生产中,结合矿区的实际情况,选择开采技术,应用开采技术的目的是要提高生产质量、开采效率。在开采技术和掘进支护技术的应用过程中,应保证人员安全,提高生产效率,明确该目标,融合开采技术和掘进支护技术,最大限度提高煤矿生产的效率和开采活动的安全性水平,推动煤矿产业的科学化、长远化发展,强化煤矿企业的行业竞争力。
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