煤矿采矿工程巷道支护技术的应用分析
摘要
关键词
煤矿;采矿;工程;巷道;支护
正文
随着我国煤炭产业的快速发展,煤矿采矿工程巷道支护技术的重要性日益凸显。巷道支护技术不仅关系到煤矿生产的安全和效率,还直接影响到矿工的生命安全。然而,在实际应用中,巷道支护技术仍存在诸多问题,如支护效果不稳定、施工难度大、成本高等。为了提高巷道支护技术的应用效果,我国煤矿采矿工程相关技术人员必须要持续对其进行优化与改进。
一、优化煤矿采矿工程巷道支护技术的意义
(一)提高煤矿安全生产水平
巷道属于煤矿生产的基础设施,其是否稳定将会直接关系到矿工工作期间的生命安全与煤矿的财产安全。通过对巷道支护技术进行优化,可以显著提升巷道整体稳定性,减少由于围岩变形、坍塌等情况导致的安全生产事故。例如,使用高强度的承载结构快速支护技术,将会有效控制软弱岩体的变形情况,降低巷道围岩失稳的风险以及可能性。除此之外,先进的锚杆支护技术可以加固围岩,避免顶板早期离层和片帮,保障矿工生命安全,进而提高煤矿的安全生产水平[1]。
(二)提升煤矿生产效率
传统的巷道支护方式往往需要较长的施工周期,同时整体支护效果不够稳定,很容易导致巷道维修频繁,影响生产进度。而使用先进的支护技术之后,例如使用再造高强度承载结构快速支护技术,可以在保障巷道安全稳定的同时,有效缩短施工周期,提升巷道掘进的速度与质量。这一工作的开展,不仅可以提高煤矿生产效率,也可以为煤矿企业在发展期间创造出更多的经济效益水平。同时,优化支护技术也将会有效减少由于巷道维修而造成的生产中断,更进一步提升煤矿生产效率。
(三)促进煤矿可持续发展
随着环保意识的增强,煤矿企业越来越注重节能减排和资源利用效率。通过采用先进的支护技术,可以减少资源消耗,降低环境污染。例如,锚杆支护技术不仅可以减少木材等天然资源的消耗,还有助于保护生态环境。此外,优化支护技术还能够提高煤矿资源的开采效率,延长矿井服务年限,为煤矿的可持续发展奠定坚实基础。因此,优化巷道支护技术是实现煤矿可持续发展的关键措施之一[2]。
二、煤矿采矿工程巷道掘进注意要点
(一)掘进方法
煤矿采矿期间,常见掘进方式包括钻眼爆破法、全断面掘进法、半断面掘进法等不同方式,钻眼爆破法属于最传统的掘进方式,主要适用于岩石硬度较低等地质条件,这一方式可以通过在演示当中选出一系列的炮眼,装入炸药进行爆破,可以让岩石随之破碎。随后,再使用机械或者人工的方式来进行装载与运输。全断面掘进法比较适用于围岩稳定、断面较大的情况,可以一次性掘进整个断面。诸多掘进方式各有不同,在掘进的过程中核心在于选择合适的掘进方法,并且在施工期间严格执行,这属于保障巷道掘进顺利开展的关键。
(二)支护技术
巷道支护技术在煤矿采矿工程当中扮演重要的角色,巷道支护属于确保巷道在长期使用期间保持稳定性的重要环节。巷道支护不仅关系到施工期间的安全性,同时也将会影响巷道的使用寿命以及后续采煤作业的顺利进行。因此,需要根据围岩的地质条件、强度、稳定性、掘进技术,科学合理的选择支护方式,这将会成为保障巷道安全的关键措施。另外,支护方式的选择必须要考虑多种因素。例如,锚杆支护作为一种常用的支护方式,主要通过锚杆将围岩与支护结构紧密连接,从而增强围岩的承载能力。而锚喷支护技术则是将水泥砂浆喷射到围岩表面,形成坚固的支护层,起到加固围岩的作用与效果。钢支架支护则是在围岩稳定性较差或者断面较大的情况下使用,通过设置钢支架来支撑围岩,可以避免围岩出现变形或者坍塌的情况[3]。
(三)质量控制
在巷道掘进过程中,对各项关键指标进行严格的监控是确保施工质量和安全的重要措施。这些指标包括但不限于断面尺寸、围岩稳定性、支护质量、掘进速度以及施工环境等。每一个环节都直接关系到巷道的整体性能和矿工的安全。首先,断面尺寸的监控至关重要。巷道的断面尺寸直接影响到通风、运输和作业空间,因此必须严格按照设计要求进行测量和控制。任何超差都会影响巷道的使用功能,甚至可能导致安全事故。监控人员需要使用专业的测量工具,如激光测距仪、全站仪等,对断面尺寸进行精确测量,确保其符合设计标准。
三、煤矿采矿工程巷道支护技术目前存在的问题
(一)支护结构稳定性不足
煤矿采矿工程巷道支护技术目前存在的一项关键问题在于,使用的支护结构缺乏一定的稳定性。在煤矿复杂的地质条件影响下,巷道围岩的稳定性将会受到多种因素的影响与限制,例如围岩性质、地应力分布、开采深度等。由于巷道围岩的复杂性与多样性,现如今使用的支护方式很多时候难以满足所有条件的稳定性要求。具体来说,一些支护结构设计并未考虑到围岩性质、地应力分布等因素的影响,直接导致支护结构在施工与准备的过程中出现了变形、开裂等问题。另外,一些支护材料在力学性能、耐久性等方面也存在缺陷与问题,直接导致支护结构无法承受围岩变形与应力释放的基本要求。在实际施工的过程中,由于施工工艺、施工人员素质等因素的影响,支护结构质量也存在一些问题与障碍,例如锚杆锚固力不足、钢筋网片焊接不牢固等[4]。
(二)围岩变形控制难度较大
煤矿采矿工程巷道支护技术面临的另一个问题是围岩变形控制难度大。在深部开采和复杂地质条件下,巷道围岩变形严重,给支护结构带来巨大压力。在深部开采和复杂地质条件下,巷道围岩容易发生大变形,导致支护结构承受巨大应力,甚至出现垮塌。围岩应力集中是导致围岩变形的重要原因,而现有的支护技术难以有效控制围岩应力集中。部分围岩性质较差,如软岩、泥岩等,其稳定性较差,容易发生变形和破坏。
(三)支护技术适应性较差
首先,现如今技术更新速度较慢属于一项显著问题,一些支护技术尚未跟上科技发展的步伐,导致在应对全新地质挑战与开采条件期间较为力不从心,很难满足现代化煤矿开采对高效、安全支护等方面的实际需求。其次,技术创新的不足也属于导致适应性较差的关键因素,在支护技术发展的过程中,创新动力不足、科研投入较为有限,这些问题的出现直接导致新技术、新工艺、新材料的研究与开发因此受到了较大的限制,并且影响了支护技术的整体水平提升与优化。再次,技术推广的难度也属于一项关键障碍,一些先进的支护技术在实际应用过程中面临推广难题,不仅包括施工难度大、技术要求高,同时涉及到成本、效果等方面,这些问题的出现直接制约了这些技术的广泛应用以及有效推广[5]。
(四)安全监管与监测体系不完善
目前来看,煤矿运行期间使用的监测落后属于一项突出问题,一些煤矿依旧依靠传统的人工测量以及目测的方式,这些方法不仅效率较低,同时很多时候难以达成实时监测的基本要求,无法及时捕捉到巷道围岩状态的变化情况,因此对于支护决策的准确性以及及时性造成了较大的影响。另外,监测数据的准确性也因此受到了质疑,由于监测手段较为落后,收集到的数据往往存在误差,这些不准确的数据将会误导工程师对巷道稳定性的判断,进而影响支护措施的有效性以及安全性。最后,在一些煤矿企业运行期间,安全监测体系不够健全、监管措施不到位,这也导致在巷道支护过程中存在潜在的安全隐患。
四、煤矿采矿工程巷道支护技术的应用优化策略
(一)技术创新与研发
煤矿采矿工程巷道支护技术的应用优化首先依靠技术创新与研发,随着科技的进步与发展,必须要进一步加大研发的投入,积极推动支护技术的创新与加强。在实际开展工作的过程中,可以研究新型高强、耐久、环保的支护材料,例如高强度锚杆、复合材料等,从而更好的提升支护结构的稳定性以及耐久性。另外,引入先进的监测设备,例如光纤传感器、无线传感器网络等,实现对巷道围岩变形与支护状态的实时监测,为支护决策提供科学依据以及帮助。再次,还需要结合现场实际情况,开发适应不同地质条件和开采阶段的支护工艺,例如预应力支护技术、锚杆支护技术,在源头上更好的提升支护效果。最后,还需要鼓励地质、力学、材料等学科的交叉研究与优化,为支护技术提供更好的理论支撑和帮助。
(二)优化设计与管理
首先,优化支护结构设计是基础。针对不同的地质条件和开采阶段,必须进行深入的分析和研究,以合理选择支护结构的形式和参数。这种设计不仅要考虑到结构的强度和稳定性,还要兼顾经济性和环保性,确保支护结构既能有效抵抗围岩变形,又能适应复杂多变的工作环境。其次,强化施工管理是保证支护效果的关键。在施工过程中,必须严格控制质量,确保使用的支护材料、施工设备和工艺流程完全符合设计要求。通过严格的施工规范和质量标准,可以有效降低施工风险,减少因施工不当导致的支护失效问题。接着,完善管理制度是规范支护工作的重要手段。应当建立健全一套巷道支护管理制度,明确各级人员的职责和权限,确保支护工作的每一个环节都有章可循,实现支护工作的规范化、标准化。这样的管理制度有助于提高工作效率,减少人为错误,从而提升整体支护效果。
(三)安全监管与监测
通过引入先进的监测设备与技术,三角激光扫描系统,可以实现对巷道围岩变形与支护状态的实时、全面监测。这种高精度的监测手段有助于及时发现围岩在这一过程中的微小变化,为支护调整提供科学依据,进而更好的提高支护结构的可靠性与安全性。另外,还需要建立健全一整套安全监管制度,明确各级人员的安全职责与监管职责,确保每一项安全监管措施都可以落到实处。这样的体系不仅可以提高安全管理的效率,还可以保障在发生问题之后迅速响应,采取有效的措施。再次,通过定期的安全教育与培训,矿工可以更加深刻的理解安全操作规章制度,增强自我保护意识,从而在施工期间更好的严格遵守安全操作规章流程,减少人为错误以及事故发生带来的风险以及影响。最后,对于巷道支护工程还需要进行定期的全面检查,及时发现并且消除潜在安全隐患,避免事故的发生与出现。
(四)人才培养与交流
煤矿企业需要通过校企合作、产学研结合等多种途径,有效培养出一批具备扎实理论基础和实践经验的巷道支护技术人才,这种人才培养模式不仅可以提升学生专业技能,还可以促进理论知识与实际操作的紧密结合,为行业输送高质量技术人才。另外,促进学术交流也属于提升技术水平的关键方式,通过定期举办学术研讨会、技术交流会议等活动,可以为国内外巷道支护技术领域的专家和学者提供交流思想的重要平台。通过这样的交流,可以促进不同地区、不同机构之间的技术合作,共享最新的研究成果,从而推动技术的国际化与多元化发展。再次,通过搭建信息共享平台,可以为巷道支护技术研究人员与工程技术人员提供便捷的交流、学习渠道,这一平台包括在线论坛、专业网站、数据库等多种形式,可以让行业内的最新动态、技术难题、解决方案得到迅速的传播,提升整个行业的创新能力。通过合理的人才培养与交流,将会鼓励更多的科研人员投入到技术创新当中,探索全新的支护技术与支护方法,推动巷道支护技术获得持续发展与行业进步。
结束语:
巷道支护技术属于保障煤矿安全生产的一项关键因素,这一因素不仅关系到矿工的生命安全,同时直接影响煤矿的生产效率以及经济效益。随着科技的不断进步,巷道支护技术也在不断的创新与发展,为煤矿行业带来了全新的机遇与挑战。另外,巷道支护技术的应用分析属于一个持续开展的过程,随着煤矿开采条件的不断变化与技术的不断进步,必须要积极调整并且优化支护方案,从而适应全新的挑战与要求。
参考文献:
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[2]张碧川,薛晋,高宇翔,叶鸥.基于FLAC的巷道支护结构强度评估分析方法研究[J].煤炭技术,2023,42(10):69-71.
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[5]白长江,彭广林,黄祥平.矿井巷道支护加固技术与材料防腐工艺的分析应用[J].当代化工研究,2023,(14):153-155.
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