现阶段,矿井开采规模不断扩大,人们关注的重点是怎样实现回采工作面的安全、快速掘进,这也是人们面对的重要问题。随着工程量的增加和施工材料的不断发展,施工方法变得更加先进。要想满足现代化施工要求,就需要及满足回采接续的要求。鉴于这种情况,需要借助可靠性比较高的施工设备和最好的支护材料,让巷道掘进更加安全,这对适应矿井生产的快速发展有很大的推动作用。
一、工程介绍
陕西黄陵二号煤矿有限公司位于陕西省延安市黄陵县双龙镇,是陕煤集团总体规划中重要矿井之一。黄陵二号煤矿矿井的总面积多达375.6平方千米,整个煤矿矿质优良,服务年限为80年,矿井始建于2004年5月,同时还配有年洗选能力为600万吨的洗煤厂,运输能力1700万吨,运输能力非常可靠。
陕西黄陵二号煤矿矿井,将综合机械化长壁采煤方式完全应用到施工中,采用最先进的pvc板作为支撑材料,既增强了矿井支撑材料的强度,也增加了煤矿整体结构的稳定性。
现阶段黄陵,二号煤矿煤层相对稳定,厚度在3-5.6米,呈现的规律较为明显,而且二号中煤矿在盘区内大部分都可以开采,属于稳定型煤层。而且二号煤矿属于采用环保的捡煤方式及运煤方式,缩减了很多运煤的中间环节,减少了煤渣等废物的产生。同时将运煤环节与采煤之间的联系减少,避免污染危害到工作人员身体。而且零星的分布在煤矿中是很不稳定,这些小块的煤渣在风的作用下极易滚动,通过摩擦容易产生火灾。
二、施工工艺介绍
1.配套设备
303胶带巷掘进工作面采用综合机械化掘进,使用比较先进的160型综掘机进行掘进,同时液压迈步式超前临时支护装具、设备列车和1080胶带机配合使用,极大的加快了施工速度。主要的掘进面设备是悬臂式掘进机1辆、乳化液泵2台、综掘超前支护装置1套、可伸的采煤运煤一体化机器,这是煤矿产业比较现代化的施工机械,大中小煤矿企业都使用此机器进行煤炭开采。
2.施工方法
工作面采用综掘机截割破煤,借助胶带运输机,将开采的煤炭运输到大系统。每一次循环割煤结束之后将超前支护装置前移,工作人员在支护装置的保护下,借助风动工具进行顶、帮锚网索联合支护,这样的方式依次推进。
三、分析帮部成型控制技术和支护措施
1.帮部成型常见问题
303工作面胶带巷开始的位置是24.9m处,在逐渐掘进的过程中煤渣数量会逐渐增多,最后逐渐趋于稳定,煤渣等废物的处理和运输是采煤过程中很重要,但也是容易被忽略的环节。
2.帮部成型控制理论基础
自稳拱模型两侧临边是大量片帮部分,第一层是可能置落的岩体;第二层是自然置落拱;第三层是自然稳定拱;第四层是极限置落拱。
结合巷道埋深、顶板岩性等各项因素,自稳稳形拱高度要维持在一定数值内。这是经过无数试验后得到的结果。选择长度为7.3m的锚索就能满足具体要求,实际施工过程中303胶带巷应用的是φ21.8×7.3m防腐锚索,顶板锚网支护强度和实际需求相符合。
煤矿支护施工的基础理论是拉压力反应效应,支护系统在经受外力时会产生应力应变反应,周围支护使顶板就受到了约束,减少了承压面积和反应面积,提高了矿坑中支护的质量。间接地减少了开采过程中的危险发生率,保证了煤矿工人的生命财产安全。
煤矿发生外力反应时会形成一系列的切断面,这是受到压力时所产生的正常现象。从压力反应方面来说是有利的,能够增强切面的承压能力。逐渐变成为一个自由面状态下的两向应力状态,导致自身的强度有所降低,因此,片帮的发展过程是由外向里随着时间和空间的推移,不断形成的。
3.控制帮部成型的措施
1.对支护强度方面的优化措施:優化措施是对帮部支护加大了强度,减少了和周围结构的接触,降低了所承受的压力。
2.优化施工工艺的具体措施:在实际落煤时要对两侧结构进行尺寸预留,预留量大约为整体高度的十分之一,以此来减轻周围煤体承受的压力。预留量经过顶板支护期间的变化并经过压力释放保持平衡状态,这是采煤系统正常工作的基础,进行工作之前必须做好准备工作,与此同时做好支护工作,借助锚网对支护的约束能力,让煤体保持平衡,这样就使小片帮量有所减少。
3.在矿井实际割煤之前,先在工作面上打好卸压孔,再施加一定大小的预应力,以此平衡其所承受的压力,在之后支护和割煤的过程中就能有效的减少煤体的变化量。
4.为了减小帮部变形量,做要好锚杆三次准备工作,经过这三次准备工作,让锚杆的预紧力矩达到300kn之上。
5.施工超前锚杆就是在上一轮工作循环结束之后,在其附近的区域进行施工树脂锚杆支护,然后进行周围结构的搭接和维护。前面曾经论述该区域的煤质不均匀,在煤矿中上部1-2米范围之内分布着一层镜煤集中带,这一区域境煤含量高的是内煤层,煤场内生裂缝比较多,裂缝发育是是沿着近铅垂方向,这样就使煤层的垂向抗压强度有所降低。
四、控制片帮煤的技术方式
303胶带巷位于三盘区,工作面总体呈现为两头地势高,中间洼,整体呈向斜结构。这样的向斜结构环境中,顶板压力比较大,顶板破碎片帮底鼓比较严重,再加上煤层自身的发育情况影响,掘进时片帮严重对员工的安全有很大威胁,同时也阻碍想巷道的成型与掘进速度。文章以下将针对这几点控制片帮煤,具体如下:
1.小断面进行掘进,在帮部、顶部预留出压力释放的空间,等到压力全都释放稳定后,对周围帮部进行二次修复和调整,同时还得完善伞岩与底脚,使顶部和两边结构形成一个整体。
2.对掘进工艺进行优化。先缩小掘进,循环进尺,让修帮时煤壁裸露时间大大缩减,这样达到快速掘进煤矿的目的。
3.对支护工艺进行优化
借助新型的支护材料,对煤矿顶部、煤柱侧帮部都应用左旋无纵筋螺纹钢冒杆,每排4根,对帮部采用高强度的支护;还要在片帮区域增加临时帮锚杆,对片帮的煤壁进行合理的支护等。要多采取合理的措施对支护工艺进行优化,有效的控制片帮煤,与此同时,煤矿作业工作人员要对回风巷经常观察。时刻留意上运巷及工作面顶板支护状况以及煤壁情况,严格防止煤壁片帮、掉渣伤人的情况出现。
结束语
文章已上对黄陵二号煤矿掘进巷道片帮控制技术做了详细的研究,首先介绍了二号煤矿工程的具体情况,介绍了相关的施工工艺和应用的具体设备。分析了帮部成型控制技术和支护措施,详细介绍了从开始施工到基坑支护的全过程,利用了很多现代技术在具体工程中。这些技术的运用对黄陵二号煤矿掘进巷道片帮有一定控制,能使运巷和成型情况有所改善,也让整个工程的质量有所提升。在相同的条件下,这些在黄陇煤田掘进工作面帮部型控制中有很大的价值作用。