高强支护技术在掘进工作中的应用探讨

关键词：可燃性煤炭资源开采作业

煤炭资源具有价格低廉、可燃性强、存储方便等优势,成为现阶段各个领域发展建设主要应用资源。为保障煤炭资源质量,煤炭开采作业逐渐从地表转移至地下,其深度的不断增大导致开采作业难度加大。具体开采作业期间,其掘进深度的增大意味着巷道的稳定性与安全性逐渐降低。为保障工作人员生命安全,提升煤炭开采效率与质量,高强支护技术的应用至关重要。

1.高强支护技术阐述

(1)技术分析

得益于我国经济水平的持续增长,煤矿开采事业迈入全新发展阶段,而高强支护技术的应用逐渐受到各大煤矿企业的高度重视。煤矿掘进作业期间合理应用高强支护技术,可以实现对围岩结构的有效支撑,进一步提升巷道围岩的承载能力,为综采工作面作业的稳定、安全开展提供保障[1]。分析当前高强支护技术的应用,常用支护形式包括矿用支护型钢技术、预留煤柱支护技术等,在保障巷道稳定性的同时,降低煤矿企业开采成本,达到提升煤炭开采效率与质量的目的。

(2)作用分析

因浅层煤炭资源愈发减少,现阶段各大煤矿企业开采重点逐渐转移至深层开采,虽然在煤炭开采量方面得以保障,但是因开采深度的加大,使得开采作业危险系数提高,再加上煤矿深层有着复杂多变的地质结构,导致开采作业难度加大。与此同时,在开展深层掘进作业过程中,外界因素极易对内部环境造成影响,所以巷道的稳定性逐渐降低,煤炭开采作业工作的开展存在较大安全隐患[2]。而分析高强支护应用具体数据(图1),发现该技术应用可实现对巷道进行有效加固,提升巷道围岩、顶板的强度与承载力,提升巷道整体的稳定性,进而保障掘进作业开展的安全性。

(3)特点分析

现阶段煤矿企业在开展煤炭开采作业时,常用支护方法包括高强支护技术,分析该技术应用特点,具体表现为: ①高强支护技术的合理应用有助于提升工作面稳定性,保障其巷道整体稳定性达到预期要求;②该技术可以适用于多种复杂的煤矿地质环境,并且支护作业开展即为便捷简单,相较于其它支护技术,该支护成本相对较低。③该支护技术的应用不会增大人员工作量,其支护构件便于携带。

2.掘进作业期间高强支护技术应用

(1)超高强喷射混凝土支护技术

随着巷道深度的加深,其地质环境会变得愈发复杂,深层巷道的稳定性相对较差,围岩与顶板极易出现松动的现象。而借助超高强喷射混凝土支护技术的应用,可实现巷道围岩的加固。具体支护期间,该技术的应用涉及到干式喷射混凝土与水泥裹砂方式的结合作业。针对干式喷射混凝土作业开展,主要是按照一定比例进行速凝剂、水、水泥等材料混合,并借助喷砂机将混合料喷射在巷道围岩位置,混合料在凝结后会起到加固围岩的作用[3]。而针对水泥裹沙喷射作业开展,则是在巷道围岩上喷射水泥包裹的沙粒混合料,通过对围岩的加固来提升巷道整体稳定性。需注意,要想最大化发挥出超高强喷射混凝土支护技术,必须在作业准备阶段充分掌握了解巷道围岩的具体情况,制定科学支护技术实施方案,为巷道围岩加固效果的提升奠定基础。

(2)光爆锚喷网支护技术

在具体掘进作业开展期间,该支护技术的应用是指借助锚杆加固拱来改善优化围岩结构,通过对围岩脆弱部位的强化,来提升巷道围岩结构的整体稳定性,提高围岩抗剪能力,最终达到大幅度提升巷道稳定性的目的。在具体作业过程中,依据工作面实际情况,将加固拱结构设置于围岩深层位置,避免巷道围岩出现变形、松动现象,保障巷道围岩的稳定性[4]。若掘进中部分围岩存在冒落的可能,工作人员可结合实际利用锚杆进行围岩的悬吊固定,然后利用锚杆对围岩进行支撑,通过发挥锚杆的支撑作用来降低围岩所承载的负荷。另外,锚杆加固还具备补强的作用,在巷道围岩旁边设置锚杆,可显著提升周边围岩结构的稳定性,并降低巷道深处围岩所承载的负荷。通过对该支护技术的合理应用,在巷道层状岩层位置设置锚杆,实现薄岩石层与锚杆支护构建成组合梁,有效提升巷道整体稳定性,为掘进作业的开展提供安全保障。

(3)锚杆支护技术

巷道围岩的支护中,锚杆发挥着至关重要的作用,针对锚杆联接作用的分析,若巷道中岩层、岩块的稳定性较差,可借助锚杆进行联接,通过向深层稳定岩层的深入来提升岩层或岩块的稳定性。针对锚杆组合作用分析,通过对锚杆的合理设置,构建组合梁、拱,可实现对围岩的有效固定与支撑,避免巷道围岩出现坍塌现象。针对锚杆加固作用分析,工作人员依据工作面实际情况,合理设计锚杆支护群,通过将锚杆与围岩进行结合,达到挤压式支护的目的,此时巷道会通过锚杆的应用而形成环形承载的支护结构。区别于其他支护形式,锚杆支护强调对巷道防御能力的提升。所以,在具体支护期间,其锚杆布置形式的设计必须充分考虑到巷道断面性质等因素,结合对巷道围岩承载能力需求、巷道使用年限需求等条件的分析,确保其锚杆支护达到标准要求[5]。

(4)联合高强支护技术

所谓联合高强支护,是指在支护作业期间联合使用U型钢架、锚背支护来提升支护效果,在保障巷道整体稳定性的同时,避免在掘进作业过程中出现巷道不稳定、不安全问题。例如锚梁网联合支护技术的应用首先对围岩进行打锚孔与初喷,其次利用钢梁、锚杆等构件开展支护作业,并喷射混凝土进行加固,实现支护效果的提升。此支护技术的应用,一方面可以避免深层巷道出现变形问题,另一方面可以预防掘进作业过程中巷道侧面、顶部位置出现形变现象。通过对U型钢架与锚背支护的合理应用,可以最大化发挥出支护工作开展的作用与功能,实现从内到外的提升围岩结构稳定性,为采掘作业开展的安全性提供保障[6]。

3.高强支护技术应用创新

要想促进高强支护技术作用及其功能的发挥,煤炭企业需侧重对支护技术的创新与改进,以期对支护效果的进一步提升。

(1)主动支护

煤矿掘进作业期间,针对高强支护技术应用,需要通过主动支护创新方式来进一步提升支护效果。工作人员在具体支护期间,应结合实际情况制定科学对策,对巷道围岩所具备的自承能力最大化发挥,实现围岩预应力的提升,促使掘进工作开展过程中巷道可以进行自主支护,做到巷道整体稳定性与安全性的进一步提升[7]。

(2)实际情况的勘察

前期勘察工作的开展有助于巷道支护效果的提升,所以在支护作业开展前期阶段,工作人员需做到对工作面情况的全面勘察,明确掌握开采工作所具备的条件与环境,具体勘察内容囊括温湿度考察、地质条件考察以及地形地貌考察等。以考察结果为依据对支护作业难度合理评估,再结合相关支护规定标准,精准计算支护作业的各项参数,确保其支护方案的制定满足具体支护需求,提升支护结构与巷道围岩的契合性,为掘进工作的顺利开展提供保障。此外,要想保障支护作业的顺利开展,工作人员可在准备阶段开展预支护实验,通过预实验判断与评估支护方案的合理性与可行性。

4.应用注意事项

在具体巷道支护过程中,多种因素的存在难免会导致支护过程出现突发问题,而要想实现对突发问题的避免与有效解决,需注意以下事项:(1)在开展巷道支护前,工作人员需充分观察巷道是否存在裂缝、下移、变形等现象,需施行合理解决对策来控制巷道的稳定性,避免支护结构的应用无法起到应有的作用与效果。(2)掘进作业期间,煤矿企业需引进先进技术构建监测系统,实时监控支护作业开展的全过程,明确掌握巷道围岩的变化情况以及支护结构的设置,做到第一时间发掘支护作业期间存在的问题,并采取有效对策来消除支护问题,进一步提升巷道围岩的支护效果。

5.结束语

综上所述,煤矿掘进作业期间施行高强支护技术,可显著提升工作面的稳定性,保障工作人员安全,促进煤矿开采作业的效率与质量。鉴于此,煤矿企业需要在合理应用高强支护技术的基础上,明确认知高强支护作业期间存在问题,结合对该技术的改进与创新,制定具备可行性、合理性的支护方案,保障高强支护技术的应用效果,提升巷道围岩的承载力与结构稳定性,促进煤矿掘进作业的顺利开展,进而达到推动煤矿企业持续发展的目的。

摘要：由于浅层煤炭资源开发殆尽,煤炭企业不得不加深煤矿开采深度,而随着开采深度的加大,煤炭开采作业面临的地质环境更为复杂。在此背景下,高强支护技术的应用愈发受到企业重视,借助高强支护技术为采掘作业开展营造安全环境。鉴于此,本文针对高强支护技术在掘进工作中的应用进行分析研究。

关键词：煤矿企业,高强支护技术,应用,掘进工作