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复杂地质下煤巷快速掘进技术探析 -全讯官网

发表时间:2020-11-20 23:45

煤炭资源在我国分布广泛,但人均含量偏少,尤其是工业发展都以煤为能源。因此,需改进煤矿开采技术,提高开采效率,从而促进国家经济发展和提高人们的生活水平。巷道掘进和支护工作影响煤矿开采。通常,采煤是先勘测,再挖掘,最后开采。因此,巷道的安全与否事关员工的生命安全和煤企的长远发展。具体的煤矿开采中,部分巷道距离较长,所处地理位置危险,挖掘和支护时需投入较大成本。随着机械化的引入,煤矿开采技术和设备不断完善,保证了煤矿开采的高效、安全,促进了煤企发展。目前,年产超过万吨的机械化综采工作面已比较常见,需做好复杂条件下煤巷的快速安全掘进。
  1 煤巷所处地理环境
  某矿所处地理位置海拔较高,西北高于东南,高度差约为500m,s3303工作面开采的3号煤层底板等高线平均为690m。通过计算,该矿煤深约580m。最初预计煤矿巷道走向1 750m,巷道长269m。鉴于该矿较深,瓦斯含量可能较大,爆炸风险较高,设计巷道时,需预留瓦斯回风巷,以防止瓦斯含量过大而影响工作人员的健康。
  2 煤矿快速掘进的具体方式
  2.1 悬臂式掘进机
  利用此设备打开巷道的技术相对比较成熟,兴起于欧洲,但缺点也比较明显,即挖掘速度慢,无法满足当前煤炭开采需求,增加了煤企成本,已被逐渐淘汰。
  2.2 连续采煤机组锚杆钻机掘进
  该技术起源于美国,应用比较广泛。通过多个煤矿巷道运煤,提高采煤速度,降低煤矿巷道的瓦斯含量,保障工作人员的安全。虽然该技术应用成本较高,但被较多国家用于采煤。
  2.3 掘锚联合机组掘进
  工业革命后,多数国家开始大力发展工业。煤炭作为主要能源,已供不应求。所以,多数国家开始创新采煤技术。其中,起源于英国的掘锚联合机组掘进技术,加快了采煤速度,满足了市场的煤炭需求,促进了经济发展。
  3 片帮原因
  煤矿巷道受掘进技术的影响,边缘易发生变形和片帮等问题。其中,变形主要经历五个阶段:第一,影响阶段,掘进之初巷道周边受影响很小;第二,稳定阶段;第三,一次回采影响阶段;第四,一次回采稳定阶段;第五,二次回采稳定阶段。随着掘进的深入,巷道周边受影响变大。巷道掘进时,需经常检查和修缮巷道周边,以避免发生危险事故。
  由于开采力度加强且煤企监管不到位,易出现片帮问题。巷道跨度和高度较大,煤层承载能力弱,极易松散和破碎。此外,煤层质地较脆,节理裂隙较多,受掘进应力扰动,易发生片帮。
  4 巷道片帮问题解决策略
  4.1 短掘短支策略
  该方法可有效解决巷道片帮问题,主要施工方式为一次成型。向前切割时,需一次性切割2m;向高切割时,需一次性切割全高,切割线路为s形。短掘短支钢带搭接时,需分段进行,并与岩面充分结合,避免使用木板。该方法减少了空顶时间,延长了巷道的安全时间。需要注意的是,实施快速掘进时,需考验采煤人员的专业能力和心理素质,应多加宣传安全挖掘事项。
  4.2 支护技术
  支护技术因支护位置的不同而有不同要求。首先,托顶煤时,煤层上至巷道顶板或是以上部位,将损坏巷道,需采取支护方式,以确保巷道的安全。其次,煤层上至巷道顶板时,顶板煤层易坍塌,需采取多样化支护手段,且需根据开采情况设置支护距离,以保证巷道安全。最后,巷道设计时,需以坚固为首要原则,不同阶段采用不同的支护方式,并引入永久支护手段,以确保巷道安全。
  4.3 完善煤矿的管理策略
  调查研究显示,煤矿开采过程中,工作人员自身的疏忽是导致安全事故发生的重要原因。此外,煤企的管理不善也是發生安全事故的重要原因。煤矿开采时需要开采人员相互配合,关注巷道结构变化,且需要管理人员进行科学管理,做好设备和工具的管理。若管理者不善管理,将致使员工数据和工具数据丢失而影响煤矿安全。
  4.4 加强工作人员的安全意识
  煤矿安全事故的发生多与员工的不规范操作和安全意识淡薄有关,因此需加强员工安全意识。复杂地质环境中应用快速掘进技术,需告知相关人员注意事项,避免因行为不规范而引发安全事故。煤企管理者需做好安全知识方面的培训工作,同时做好特定危险位置的人员防护工作[1]。

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