因煤炭资源需求量的逐渐提高,煤炭行业发展迎来新的契机。随着煤矿开采深度与广度的增大,煤矿开采作业环境更为复杂,加之多种因素的存在,使得煤矿开采作业面临更为艰巨的挑战。煤层中超过4/5比例的巷道断面即为煤巷,此种巷道的构建,主要目的在于提升煤矿开采的质量与效率。
1.巷道情况概述
(1)基本地质情况
本文以某企业煤矿为例,煤矿的第一个综采工作面为1033,工作面煤层厚度在0.6～3.33m范围之内,存在倾角3～15°,平均厚度为2.8m。工作面直接顶的构成地质元素包括粉砂岩与泥岩,老顶的地质构成元素包括中砂岩与粉砂岩(如图1),直接顶与老顶厚度分别为1.4m～4.4m、 6.7m～15m。
(2)巷道支护情况
1033工作面储量超过57万吨,长度超过990m。利用11号工字钢梯棚支护进行工作面机巷、风巷的支护。其中风巷梁长、净高、腿长分别为3.2m、2.6m、2.9m;机巷的梁长、净高、腿长分别为3.8m、2.6m、2.9m;切眼的梁长、净高、腿长分别为3.4m、2.6m、2.9m。
(3)施工情况
因施工作业环境的复杂,决定综掘机施工作业的开展在1033工作面,实际施工中,等到综掘机施工至切眼开窝位置,继续进行导酮施工切眼的作业,然后转入导酮方向继续施工,在综掘机转向时,控制转向角度为80°,并保持原地转向[1]。结合现场测量得出导酮宽度为3.5m,将数据导入相关软件中,模拟计算相关数据,进而编制科学拐弯施工方案,并结合实际情况编制大断面支护方案。
2.煤巷大断面支护
(1)基础施工
依据对煤矿实际情况的分析,采用锚网索+36U复合支护方式,该支护方式的应用可以进一步提升大断面的支护效果,在支撑效果方面表现优异。该支护技术原理为:充分发挥出锚网索的特点与优势,进行巷道支护的强化,避免开采作业期间存在的冲力与阻力影响到断面支护效果[2]。通过对锚网索+36U棚复合支护方法的应用,可依据煤巷的实际情况构建出具备较高强度与抗剪力的保护层,此时煤巷的其它压力因素可以被防护压力网有效缓解与消除,进一步提升工作面开采作业的安全性。同时,相关设施在应用此支护方法后,可以得到有效的加固与固定,实现对设备可能受到的压力进行有效消除,依托于锚索固定装置的应用,将大重量物体进行悬吊,以此抵消重力压力的影响。需注意,锚网索+36U棚复合支护方法的应用,要求相关操作人员需具备扎实的技术能力。在具体支护期间,结合实际情况进行现场的前期清理,确保支护作业现场不存在杂质垃圾。同时,检查煤巷内管路情况,确保各个管路始终处于通畅状态。另外,强化开展材料准备工作,检查支护材料性能质量,避免因材料性能质量不符合标准而影响到整体支护质量[3]。之后,按照设计标准进行轮廓线的裁割,作业期间同时开展临时支护作业。本工程施工中,1033工作面切眼的净宽与净高分别为3.5m、2.6m,机巷净高与棚梁高分别为2.6m、3.8m。要想确保综掘机可以顺利拐弯施工,需控制抹角斜切巷道4m长、切眼长7m、架梁长3.8m进行过渡。施工期间锚索的应用,其型号为L6000mm、Ø17.8mm,在布置过程中间排距控制为1000mm×2000mm,以此开展支护作业(如图2)。
(2)特殊施工
支护作业期间,发现该工作面顶板地质存在特殊性,泥岩分布于顶板6m以上,所以需结合实际工程情况,合理更换锚索型号,使用L9000mm、Ø17.8mm型号锚索(如图3)。在具体作业过程中,利用树脂药卷进行锚索的加固,其型号为Z2335,需注意,每根锚索都需进行锚固。要想进一步提升综掘机拐弯的顺利性,必须配置具备多经验、高专业的操作人员,同时在棚梁与综掘机之间进行井字形木垛的安置,确保在作业期间,若出现顶板垮落现象,操作人员可有足够的空间撤离。
3.综掘机拐弯技术
巷道拐弯始终是煤炭企业重点关注问题,不仅是煤矿开采作业的重难点问题,同样也是影响到开采作业效果与质量的主要因素之一。在具体拐弯作业过程中,传统炮砵挖掘方法的应用较为常见,即作业期间对相关位置放炮,然后挖掘其炮砵位置,等到综掘机运行至转弯位置,需结合实际情况,以人力形式进行加固施工[4]。此种拐弯技术的应用,需依据综掘机前进情况开展切眼作业,通常情况下,每次切眼作业需要在综掘机前进5～10m后开展,而切眼的长度需要控制在5m左右。等到切眼作业完毕,还需以炮击的形式继续进行挖掘作业。等到综掘机拐弯结束,需依据对相关数据参数的计算,以人工的方式进行设备拆除。虽然此方式易于理解,且作业质量可以得到一定的保障,但是同样会增大工作面开采作业危险性,加大人工作业量。需结合实际作业情况的分析,合理应用综掘机拐弯技术的应用,以期在提升综掘机拐弯效率的同时,降低人工作业量[5]。
本工程施工作业期间,拐弯技术的应用具体位置:结合作业情况的分析,将综掘机移动至预先设定的切眼位置,结合作业现场情况开展稳固、加固作业,按照规定要求进行临时支护,控制其间距保持在1m×1m[6]。同时,按照规定要求,以四岔口的形式进行切眼切口的控制。需注意,施工作业的整体流程均由中央控制室完成。另外,进行综掘机履带的改造,结合煤矿开采作业需求的分析,将尾部设备缩短20%,接着进行切眼改造。
拐弯技术的应用重视对数据精准性的控制,若数据不精准,极易导致综掘机拐弯作业受到影响,增大工作面作业危险性。对此,要想确保综掘机顺利且高效的拐弯,必须严控各项数据的精准性,实际作业期间,禁止人员自行进行数据估算与计算,必须利用相关软件进行分析处理。分析本工程中综掘机拐弯运行轨迹(如图4),首先将综掘机移动至A点位置,然后顺着a线方向进行掘进移动,到达煤巷左帮位置。其次,将综掘机移动至B点位置,然后顺着b线进行掘进移动,最终达到巷道左帮位置[7]。以上述运行轨迹进行综掘机移动,实现将综掘机运行至预定切眼位置。
4.应用效果分析
煤矿开采作业期间,合理应用综掘机拐弯技术,并依据对煤矿实际情况的分析,进行大断面的合理支护,促使本工程煤矿开采作业的顺利开展,进一步提升开采质量与效率。经分析与计算后得出,应用该技术与支护方法后,开采作业周期相较于以往提高30%,并有效减少工作人员作业量,提升工作面综采作业的安全性。
5.结束语
拐弯技术的应用,实现煤矿开采作业的长距离施工,有效缩减传统转向方法应用的长周期,降低人员工作量,最大化发挥出综掘机机械设备的作用与功能。同时,大断面支护的应用,显著提升断面支护效果,消除因地质条件复杂而产生的支护问题,发挥出锚索梁架的最大作用,进一步提升综采作业效率,确保其煤矿开采达到企业预期质量与效率要求,为煤炭企业经济效益创造提供助力。
摘要：科学技术发展推动煤炭行业朝着自动化、机械化的方向不断迈进,且现阶段煤矿开采的广度与深度愈发增大。随着煤矿开采难度的加大,如何提升开采效率,并保障开采作业的顺利、安全进行,成为煤炭企业的关注要点。综掘机拐弯技术的有效应用,结合对煤巷大断面的有效支护,可以在提升煤矿开采质量与效率的同时,进一步提升开采作业安全性。对此,本文针对煤巷大断面支护与综掘机拐弯技术的应用进行深入探析,具有借鉴意义。
关键词：煤矿大断面,综掘机,支护,拐弯技术
参考文献
[1] 石宝军.分析煤巷大断面支护及综掘机拐弯技术[J].中国石油和化工标准与质量,2019(21).
[2] 吉蒙召.煤巷大断面支护及综掘机拐弯技术[J].内蒙古煤炭经济,2016,000(023):123-124.