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沿空留巷技术在煤矿开采中的应用

2018-02-18邰高峰

机械研究与应用 2018年2期
关键词:石墙空留巷瓦斯

邰高峰

(山西古交西山义城煤业有限责任公司, 山西 太原 030200)

0 引 言

目前,在煤矿开采进行过程中,沿空留巷技术不仅能够起到节约资源的作用,同时有效提升了开采煤矿的效率。但是,沿空留巷技术在具体应用过程中,存在支架技术落后、煤矸石堆法的开采效率过低、砌墙法缺乏良好支护效果、巷帮填充无法获得稳定支护效果等问题,这些问题会导致开采工人的生命财产安全受到影响,因此需要对上述问题进行分析,并提出相应的解决措施,以更好的提高沿空留巷技术的应用效果,确保煤矿开采工作的顺利进行。

1 沿空留巷技术的基本概念

目前沿空巷道技术在巷道支护中是一项相对比较先进的技术。沿空巷道技术通常是指沿采空区域的边缘预留出原巷道位置,维护采空区域后沿边缘部位的原回采巷道,该过程中可以借助沿空留巷技术来回采传统煤矿开采阶段预留的安保煤柱,同时重新支护上个开采区段的巷道,投入到下个区段的开采工作中,不仅将资源进行最大程度的回收,同时使煤矿的损失率得到了有效的控制。由于沿空留巷技术在煤矿开采中具有很大利用价值,因此国内外不断展开了相关研究, 已取得了明显的成效,但是具体实施阶段的相关问题亟待研究。

2 沿空留巷技术实际应用中常见问题

2.1 支架技术落后

在传统煤矿开采过程中,一般会选择支架保护技术来加固井下巷道,以确保井下开采工作的顺利进行。但是,该支架保护形式仅在较浅的矿井中比较适用,当矿井过大、过深时,会对支架造成较大的压力,当矿井埋藏较深时,开采难度很大且瓦斯含量高,会给支架的牢固性与稳定性带来极大的威胁。大型矿井需要更多数量的支架,这也限制了支架保护在大型矿井开采过程中的使用。除此之外,随着不断发展,传统的支架保护逐渐出现类型繁多、施工量大等缺点,已经无法很好地满足现阶段开采煤矿的需求。

2.2 煤矸石堆法的开采效率过低

由于煤矸石堆法具有操作便捷、生产成本低的优点,被煤矿企业广泛使用在矿井顶板支撑中,然而对于煤矿矿井,煤矸石并没有足够的隔离稳定性,顶板下沉在开采煤矿的过程中时有发生,无法很好地满足安全作业的要求,也无法保障开采煤矿的工作效率。除此之外,煤矸石堆法也存在滞后性问题,在实际开采过程中会消耗大量的人力、物力和财力资源。但是,煤矸石堆法生产成本非常低,目前在我国大多数煤矿开采中有较广的使用范围,这限制了我国煤矿事业的健康、安全、可持续发展。

2.3 砌墙法缺乏良好的支护效果

大部分煤矿企业在开采煤矿作业中,为有效应对矿井隔离中煤矸石堆法和密集支架的弊端,往往会选用预制块砌墙的方式。预制块砌墙的方法对煤矿开采的长远发展不利,只能作为一种临时的处理措施。同时对支护效果而言,预制块砌墙法并不能让隔离墙和顶板紧密结合起来,达不到良好的支护效果。

2.4 巷帮填充无法获得稳定的支护效果

在煤矿开采中,巷帮填充支护技术的支护范围非常大,在煤矿开采阶段得到了广泛应用。但是,该方法沿空巷道中顶板的压强多变、受力较大,所采用的各种材料强度要求非常低,无法更好的满足巷道支护要求,无法达到预期的支护效果,影响煤矿开采的安全性和稳定性。

3 提高沿空留巷技术的有效措施

3.1 加强支护措施

第一,做到提前支护。在沿空巷道进行支护的过程中,由于矿井顶板与混凝土石墙连接部位会出现一系列的衔接问题,此时要为其实施提前支护,一般选择具有较大强度的螺纹锚杆及梯形钢带来对其进行支护。在进行煤矿开采阶段,巷道的宽度会由于开采作用越变越窄,同时支架可能会出现变形的情况,当变形较为严重时,支架甚至会被折断,此时就需要适当提高后方动压区支架的强度。同时,在煤矿开采阶段,临时支护结构也可以发挥一定的支护效果,其一般是由钢梁棚或者单柱体组成,在采煤工作面向前移动时,还需要按照要求对其进行提前支护处理。

第二,强化顶板支护作用。巷道受到顶板下沉的影响后会越变越窄,因此对顶板支护进行加强具有重要的现实意义。通常可以将顶板支护划分为三大类:其一,设置锚索,对巷道使用锚网支护,以此提高顶板支护效果,同时还可以加设钢带对锚网支护给予辅助;其二,设置梯形棚支护,在梯形棚中准备替代棚,并按照要求对支护结构进行浇筑,其与混凝土浇筑的工艺相似;其三,浇筑混凝土,在浇筑矿井中的混凝土石墙之前,需要保留面积足够大的空间,对开采区巷道和顶板利用金属网和混凝土石墙进行支护,通常而言,浇筑混凝土石墙的厚度大约为1.5 m。

3.2 通过混凝土使煤矿巷道力度加强

通过增加保护点与混凝土石墙在回采煤炭工作面中的数量,使矿井中顶板下沉情况发生的概率得到有效地控制,提高巷道整体的稳固性。通常情况下,混凝土本身具有韧性好、硬度大以及强度高等优点,进而承载能力强大,因此通常被广泛使用于建筑施工行业中。可将混凝土应用到煤矿开采过程中,不仅可以有效提高巷道的承载力,还可以确保煤矿开采的安全、持续。在煤矿开采过程中,一般会选择石墙构造的混凝土,在不断开采煤矿的进程中,混凝土石墙也应随之调整,即逐渐加深煤矿开采深度的同时,还需要适当的延长混凝土石墙的长度。同时,由于混凝土石墙倾斜过程中会产生非常大的压力,这就需要在煤层与混凝土石墙的接触部位按照要求设置一定规格的木桩,从而起到一定的支护效果,进一步加强混凝土石墙的支护力度,使矿井内顶板下沉状况得到有效的改善。

3.3 进一步完善事故安全预防措施

第一,在煤矿开采时,煤层中会外溢出各类有害瓦斯气体。瓦斯爆炸是一种具有较大危害的安全事故,对相关作业人员的人身安全具有严重的威胁。所以,应该在开采现场完善各项管理措施,对瓦斯爆炸起到良好的预防效果及科学的控制,一旦这种现象发生时,可以做到及时地应对与处理。除此之外,相关的工作人员应当定期检测瓦斯和煤炭的各项参数,并建立规范的煤矿通风系统,保证科学合理的通风量,防止串联通风的现象发生。在煤矿开采的管理方面,管理人员需要制定出科学合理的管理规定,有计划地展开煤层间瓦斯地质的检测工作,大致掌握瓦斯的分布位置,同时对煤矿开采和瓦斯预防之间展开区别管理。利用各种各样的防治手段,使瓦斯爆炸开采煤矿过程中的可能性得到有效地控制。

第二,通风系统的管理工作。在浇筑矿井巷道阶段,需要按照要求设置通风系统,相邻抽放钢管间的距离最好控制在10 m,将采空区域与抽放瓦斯的装置相连接,使气体具有更好的流通效果,同时还需要对煤层中泄漏出来的瓦斯进行及时排放,使瓦斯浓度维持在合理的范围内,防止由于瓦斯浓度过高而导致爆炸。与此同时,在整个通风系统中,主干道与通风管间要配备独立的开关,在对瓦斯各项参数进行检测的过程中,要满足瓦斯浓度动态控制的要求。该过程中最好把“预防为主”思想深入到每一位相关工作人员的脑海中,使他们认识到科学合理的通风管道设计的重要性,有效地降低瓦斯爆炸的可能性。

3.4 构建完善的沿空留巷技术方案

我国煤炭资源所处地理位置复杂多变,在煤矿开采阶段,在矿井内沿空巷道具有不同的深度,承受着不同的压力。这就需要工作人员在应用沿空留巷技术时,进行大量的、科学的设计与计算工作。这些工作主要集中在矿井内部支护与外壁受力两个方面,并综合考虑矿井所处的地理位置、地质条件以及环境因素等,构建完善的沿空留巷技术实施方案是开采安全顺利的关键保证。

4 结束语

综上所述,在我国开采煤矿企业中,沿空留巷技

术已得到了广泛的应用。该技术不仅能够有效提高煤矿企业的经济效益,而且还可以确保煤矿开采工作的安全、有效进行,确保开采人员的生命安全。因此,为使我国煤矿开采企业实现可持续发展,采矿企业应在进一步推广使用沿空留巷技术的过程中,提高机械化应用水平,对煤矿开采方式进行不断的改革和创新,从而更好的推动煤矿企业绿色健康发展。

参考文献:

[1] 武建国.浅析沿空留巷技术在煤矿开采中的应用[J].科技风,2013(11):112-112.

[2] 樊未来.浅析沿空留巷技术在煤矿开采中的应用[J].科学与财富,2014(8):63-63.

[3] 张 楠.沿空留巷技术在煤矿开采中的应用探析[J].科技与企业,2015(10):122-122.

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