煤矿开采技术与掘锚支护技术的探讨

煤矿开采技术与掘锚支护技术的探讨

范志强

库车县永新矿业有限责任公司新疆维吾尔自治区842000

摘要：煤矿安全是煤矿生产过程中需要解决的重要问题之一。为了保证矿井的高产高效，在煤矿开采过程中一定要遵循有关行业标准。鉴于煤矿井下恶劣的生产条件，在施工过程中要使用专用的设备作业，避免安全事故的发生。但是，在实际生产过程中，事故是不可避免的。有关数据统计，顶板事故占有相当大的比例，而这类事故大多是支护不当引起的。

关键词：煤矿；开采技术；掘锚支护技术

1施工条件与开采技术分析

目前，翟镇煤矿掘进工程设计采用以下三种机械设备:综掘机、连采机与掘锚机。在此基础上，还将放炮挑顶变更为先进的机械化挑顶，有效保证了作业安全，并缩短工期，减少支护材料的使用。根据以上介绍，宜采用掘锚机和连采机进行施工，因为综掘机在对大断面井巷进行掘进时，工艺相对复杂，所以不建议使用。掘锚机和连采机在煤巷或岩石总厚不超过600mm的半煤岩巷，以及赋存情况较为均匀，且倾角不超过3°的煤层中较为适用。掘锚机总长11．05m，宽4．4m，高2．6m，总重92t，最大功率510kW，截割头的宽度在5．0m～5．4m范围内，采高与支护高度相同，为2．8m～4．5m，系统行走速度为14m/min，滚筒转速为1．51m/s，采用U120型截齿。连采机总长11．05m，宽3．3m，总重57t，最大功率553kW，截割头宽3．3m，采高在2．66m～3．68m范围内，正常条件下的生产能力可达15t/min～27t/min，系统行走最大速度19．3m/min，收集臂采用CLA’s三星轮，U85型截齿，油箱总容积为530L。锚杆机总长5．85m，宽3．2m，距离地面600mm，总重32t，最大功率90kW，采高在2200m～4600mm范围内，正常条件下的系统行走、转杆与推进速度分别为0～60m/min、490r/min和0～20m/min，采用齿轮液压泵，油箱总容积为450L。可对“顶板”等灾害予以有效控制，井巷掘进后立即开始支护，而且通过对掘锚机的应用还能实现在掘进的同时进行支护，且采用连采机进行掘进时，可借助锚杆机完成支护，具有很高的安全性，克服了以往人工搭设架体进行支护的难题。除此之外，掘进过程中还进行了内外喷雾，极大地减少了岩石粉尘，远少于进行打眼放炮时产生的粉尘，避免对作业人员身体健康造成危害。

2掘进支护技术存在的问题

每个矿区煤矿生产地质条件存在很大的差异，但是，总体而言，煤矿掘进区的环境都是比较恶劣的。此外，中国的煤层大多受地质构造的影响，在大数情况下，掘进存在重大的危险。在大多数地区，由于地质构造的作用，地应力异常，煤层内部的压力较为异常，煤层的赋存情况不稳定，水文地质条件也不稳定。对于这样的特殊地区，可以将其定义为“深部开采矿井”。地质条件的不确定性为煤层开采带来了许多难题，而且在煤层开采时也存在安全隐患。在当前情况下，随着工作面回采高度的增加，煤层顶板所承受的矿山压力也会增加。而且煤层的地板非常脆弱，这就导致在掘进过程中很难保持煤层的完整，在掘进过程中很容易发生片帮现象。由于局部地区小断层的存在，导致在巷道掘进时会存在很大的坡度，而且巷道很难保证平直。在煤层厚度变化较大的地区，也存在同样的问题———由于巷道很难平直，给巷道的掘进和施工管理工作造成了很大的困扰。

3掘锚工艺和综采工艺分析

3.1掘锚工艺的优缺点

掘锚机可以完成煤炭的破、落、运、支工作，因为掘锚机采用的是可伸缩式截割滚筒，人们可以远程操控，实现掘进的智能化，装煤工序完全是自动完成的。自从掘锚机出现以后，工程师们不断对其进行改进和优化，从最初的连采机和锚杆机发展成如今的掘锚一体化生产系统。掘锚机的出现大大提升了煤巷的掘进速度，解决了采掘接替紧张的问题，有助于煤矿管理。掘锚机的掘进速度同时受到多方面因素的制约。在掘锚生产的各个工序中，通过统计分析后发现，割煤和支护所占的时间比例分别为38%和51%。由此可以发现，整个循环主要是受到割煤效率和支护效率的影响。如果能缩短割煤的时间和支护的时间，那么，掘锚的整个循环时间必将缩短，这样就可以提高掘锚机的单进水平。另外，应对掘锚单进水平进行分析，改善其局限性。

3.2综采工艺的优缺点

综采工艺全称为“综合机械化采煤工艺”，其主要特点是实现煤层开采过程中的破煤、装车、运送、支护、放顶等几个过程的连续机械化作业，采用液压支架支护顶板，大功率采煤机割煤。综采工艺的出现使得长壁开采的效率大幅提高，工人的劳动量减少，回采的安全性大幅提升。目前，中国大部分矿区都在积极推广这种工艺，而这也是今后中国采煤工艺应重点研究的内容。在技术高速发展的今天，综采工艺得到了更好地发展，正朝着自动化、智能化的方向发展。煤矿开采的效率越高，安全性也就越高。与综采相类似的采煤工艺叫做普采，也称为“普通机械化采煤工艺”，其主要实现了煤层开采的机械化，采用单立柱支护顶板，小功率采煤机割煤。对于运煤、处理采空区和支护顶板等，与炮采技术作业流程大致相似。综采技术对煤层地质条件的要求比较高，对地质条件的变化适应性比较差。因此，只有在那些煤层赋存稳定、地质构造简单的区域，而且煤层顶底板良好的情况下，综采才能发挥其技术上的优势。综采采用的是液压支架，能有效控制煤层顶板，安全系数比较高，工人的劳动量比较小，在回采过程中、施工过程中，机械化程度比较高，煤炭的产量较高。

4开采掘进时支护技术的重要性

煤矿的开采是在巷道中完成的，巷道多布置在岩层中。开掘巷道时破坏了巷道周围的岩石应力，导致巷道周围的围岩应力重新分布。为了保证施工安全，需及时对巷道进行支护。目前，在巷道掘进过程中，边掘边支护这种做法能在某种程度上提高掘进的效率，减少支护的工作量，及时、有效地控制巷道周围围岩的变形，大幅降低煤矿企业的掘进成本。但是，这种支护形式受环境的影响比较大，对机械设备也会造成较大的损耗。此外，有些巷道在掘进时主要采用的是机载液压锁的方式进行临时支护。这种方法可以有效解决掘进时需要支护的问题，进而保证掘进工作的顺利进行。在复杂的地质条件下，应当联合使用各种支护方式，例如锚杆临时支护加U形钢架法、退后卧底法和直接破顶法等。在极其恶劣的地质条件下，要想保证煤矿掘进的顺利进行，不仅要考虑巷道的支护问题，还要考虑综掘机的特性，例如截齿的选择。在选择综掘机时，应该综合考虑各方面的影响因素，只有这样，掘进才能顺利、高效进行。另外，在实际工作中，要根据煤矿施工的具体情况选择相关设备，检查设备机身的构成是否紧凑，综掘机的面积，设备的运行情况，配件的质量等。

5结论

在深部更加复杂的地质条件、高地应力、强开采扰动等影响下，煤矿水害发生的频率和强度都有增加的趋势。由于物探技术具有较好的探测效果，在矿井水害防治中发挥着重要作用。物探技术在使用过程中，要针对具体的开采条件使用不同的物探技术，对于地质条件复杂、容易发生突水的矿井，在掘进和开采过程中应尽可能采用综合物探的探测方法，保证矿井的安全生产。

参考文献

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