采煤工作面回采巷道超前支护技术应用分析_马雪峰.pdf

202313技术应用与研究81Modern Chemical Research当代化工研究202313技术应用与研究81Modern Chemical Research当代化工研究采煤工作面回采巷道超前支护技术应用分析马雪峰（山西潞安集团蒲县伊田煤业有限公司 山西 041200）摘要：采煤工作面回采巷道超前支护技术是近年来在煤炭行业中得到广泛应用的一种技术。该技术的应用可以有效地保证采煤工作面的安全生产，提高采煤效率，减少资源浪费和环境污染，具有重要的经济和社会意义。本文介绍了该技术的基本概念和分类，以及工作原理和适用范围，在此基础上进一步探讨了超前支护技术应用过程中存在的问题，并结合采煤工作面回采巷道的支护特点，提出了具有一定针对性的改善措施，有助于促进采煤工作面回采巷道超前支护技术的顺利实施，进而为煤矿开采工作的安全进行提供可靠保障。关键词：采煤工作面；回采巷道；超前支护中图分类号：TD 文献标识码：ADOI：10.20087/ki.1672-8114.2023.13.027Application Analysis of Advanced Support Technology for Mining Roadway in Coal Mining FaceMa Xuefeng(Puxian Yitian Coal Industry Co.,Ltd.,Shanxi Luan Group,Shanxi,041200)Abstract：The advanced support technology for mining roadway in coal mining face is a technology widely used in the coal industry in recent years.The application of this technology can effectively ensure the safe production of coal mining faces,improve coal mining efficiency,reduce resource waste and environmental pollution,and has important economic and social significance.This article introduces the basic concept and classification of this technology,as well as its working principle and scope of application.On this basis,it further discusses the problems existing in the application of advanced support technology,and combines the support characteristics of mining roadway in coal mining face,proposes targeted improvement measures,which are helpful to promote the smooth implementation of advanced support technology in mining roadway in coal mining face,and then provide reliable guarantee for the safety of coal mining work.Key words：coal mining face；mining roadway；advance support1.前言随着煤炭资源的逐渐枯竭，采煤工作面逐渐向深部延伸，采煤深度和难度都在逐渐增加。同时，煤矿采掘难度加大也使得矿井地质环境变得更加复杂和不稳定，对采煤工作面的支护提出了更高的要求。采煤工作面的回采巷道超前支护技术应用便是在此背景下发展起来的。回采巷道超前支护技术是指在采煤工作面回采巷道之前，先行对回采巷道进行支护加固，以确保采煤工作面的安全和顺利回采。采用这种支护方式，可以在较短时间内实现采煤工作面的安全回采，并且可以有效地减少采煤工作面回采期间的支护时间和成本，提高采煤效率和经济效益。此外，回采巷道超前支护技术还可以改善采煤工作面回采巷道的通风、排水条件，提高工作环境质量。2.超前支护技术概述(1)超前支护技术的基本概念和分类超前支护技术是指在采煤工作面回采过程中，为了防止煤层冒顶和巷道失稳而在前方设置支护措施的一种技术。超前支护技术是采煤工作面支护技术的一种重要形式，通常在工作面回采的巷道中设置支架，以提前支撑煤层，保障巷道的安全稳定。超前支护技术按照支架形式可以分为立柱式和板式两种。立柱式超前支护技术又可以分为集中式和分散式两种。集中式立柱式超前支护技术是在采煤工作面的前方，采用集中式支架或大直径钻孔来支护煤层。而分散式立柱式超前支护技术则是在采煤工作面的前方，通过设置多个立柱式支架来支撑煤层。板式超前支护技术则是通过在采煤工作面前方设置钢板或钢网进行支护，如图1所示。图1 板式超前支护图(2)超前支护技术的工作原理和适用范围超前支护技术的工作原理是：在回采巷道中，提前采用支护措施，增强巷道的稳定性和承载能力。在实际应用中，通常采用灌浆、钢筋网片、锚杆等支护202313技术应用与研究82Modern Chemical Research当代化工研究202313技术应用与研究82Modern Chemical Research当代化工研究方式，以增强巷道的强度和刚度。在工作面回采时，超前支护区域就可以起到一个“保护屏障”的作用，避免工作面回采过程中巷道的破坏和变形。超前支护技术适用范围较广，可以应用于大部分采煤工作面回采过程中的巷道支护。具体包括煤巷、通风巷、排水巷等类型的巷道。此外，超前支护技术还可以应用于其他地下工程中，如地铁、隧道、矿井等。超前支护技术的应用范围较广，对提高地下工程的安全性、稳定性和效率具有重要意义。3.采煤工作面回采巷道超前支护技术应用中存在的问题(1)技术难度大采煤工作面回采巷道超前支护技术的应用中存在着技术难度大的问题。具体表现在以下几个方面：需要应用多种工艺和设备：超前支护技术需要运用多种支护工艺和设备，如钢拱架、锚杆和网片等，同时还需要使用各种类型的灌浆材料，包括水泥浆、石膏浆和聚合物等，这就要求超前支护技术的施工人员具备多方面的知识和技能。涉及复杂的岩层变形和破坏机理：在超前支护技术应用中，岩层的变形和破坏是一个重要的因素。由于不同煤层的性质、构造和应力状态等因素的影响，岩层的变形和破坏机理会有所不同，需要施工人员进行准确的分析和评估。需要对工作面进行准确的分析和评估：超前支护技术需要对工作面进行准确的分析和评估，包括岩体的力学性质、变形特征和破坏机理等。在分析和评估过程中，需要对煤层厚度、倾角、顶板和底板的性质等因素进行综合考虑，以确保超前支护技术的施工质量和效果。施工现场条件较为恶劣：采煤工作面回采巷道是一个相对封闭的环境，施工现场条件较为恶劣，如空气质量差、煤尘污染严重、煤矸石堆积等。这些因素会对施工人员的身体健康和施工效率产生不利影响。(2)实施成本高超前支护技术需要使用大量的高强度、高韧性的支护材料和设备，如钢材、锚杆、预应力钢绞线等。这些材料的价格相对较高，加上超前支护技术的工艺复杂，需要投入大量的人力、物力和财力进行实施和维护，导致成本相对较高。此外，超前支护技术的应用需要进行全过程管理和技术跟踪，需要专业技术人才的参与，增加了企业的管理和培训成本。而且，采煤工作面的不同部位、地质条件和采煤方式，需要针对性地设计不同的支护方案和材料，进一步增加了采煤成本。(3)技术应用存在局限性采煤工作面回采巷道超前支护技术在应用过程中，由于受到煤层地质条件的影响，存在一定的适用范围限制。首先，煤层岩性是影响超前支护技术应用的主要因素之一。对于岩层较软的煤层，超前支护技术应用较为适用，而对于岩层硬度较高、存在大量的冲击地压和煤与岩差异大的煤层，超前支护技术的应用存在较大的难度。其次，超前支护技术的应用还受到采煤方式、采高、倾角等因素的影响。此外，对于采高较大或倾角较陡的煤层，超前支护技术的应用也存在一定的局限性。除此之外，超前支护技术的应用还受到地质条件、水文地质条件、煤层赋存条件、煤层厚度等因素的影响。(4)技术安全风险首先，超前支护技术需要在工作面回采巷道中使用大量的支护材料和设备，如果支护材料和设备的质量不达标或者使用不当，容易出现支护失效的情况，导致煤层失稳和巷道坍塌。此外，超前支护技术还需要对煤层变形和破坏机理进行深入的研究和分析，如果分析不准确或者应用不当，也会导致煤层失稳和事故发生。其次，超前支护技术的实施需要在采煤工作面进行操作，工作面地质条件的变化可能导致技术实施的困难和风险增加。4.采煤工作面回采巷道超前支护技术应用的改善措施(1)技术难度大的改善措施针对技术难度大的问题，可以通过加强超前支护技术的研究来提高技术的精准度和可靠性。对于超前支护技术中涉及到的复杂的岩层变形和破坏机理，需要对工作面进行准确的分析和评估，以确保支护效果和安全性。此外，可以对工艺和设备进行改进，例如采用更高强度、更耐磨损的材料来增强支护能力，同时改进支护结构和装备，提高超前支护技术应用的安全性和可控性。此外，可以利用现代科技手段，如虚拟仿真技术、数字化建模技术等，对超前支护技术进行模拟和优化，以提高技术应用的精准度和有效性。同时，可以开展技术培训和交流活动，提高相关人员的技术水平和应对能力。(2)实施成本高的改善措施为了控制采煤成本，在超前支护技术的应用中需要采用多种成本控制措施。首先，可以通过采用新型的支护材料和设备，提高资源利用效率和经济效益，降低采煤成本。例如，采用高强度钢材替代传统的木材支护，不仅能够提高支护效果，而且还能够减少材料的使用量和成本。此外，可以选择价格合理、质量稳定的支护材料和设备，降低采煤成本。其次，可以202313技术应用与研究83Modern Chemical Research当代化工研究202313技术应用与研究83Modern Chemical Research当代化工研究通过优化工艺流程和管理方式等措施，减少不必要的浪费，降低成本。例如，在支护材料的采购、储存、运输和使用过程中，可以采用精细化管理，严格控制材料的损耗和浪费。此外，还可以采用先进的工艺流程，提高工作效率和资源利用率，降低采煤成本。(3)技术应用存在局限性的改善措施对于超前支护技术的应用，不同的煤层和地质条件存在差异，需要根据具体情况进行分析和评估，确定技术的适用范围和边界条件。在确定超前支护技术的应用前，需要对工作面的地质条件、岩层变形和破坏机理等进行详细的分析和评估，以确定超前支护技术的适用性。在应用超前支护技术时，还需要考虑采煤工艺的特点和工作面的具体情况，进行技术的定制化设计和优化。例如，对于工作面的不同位置和地质条件，可以采用不同的支护方案和设备，以满足超前支护技术的应用要求。在实际应用过程中，还需要根据超前支护技术的应用效果进行动态调整和优化。在应用过程中，需要对支护效果进行实时监测和评估，及时发现问题和隐患，采取相应的措施进行调整和优化，提高技术的适用性和适配性。(4)采取有效的安全保障措施为了更好的保障技术应用的安全性，还可以采取以下措施：强化现场管理：建立现场管理机制，明确各岗位职责和工作流程，严格执行相关规定和标准，确保超前支护技术的应用符合安全要求。加强设备维护：对超前支护技术所需的设备进行定期检修和维护，保证设备的正常运转和安全使用。安全监测和预警：对超前支护技术应用的工作面进行安全监测和预警，及时发现问题并采取措施进行处理。加强应急准备：建立完善的应急预案和应急救援队伍，对可能发生的安全事故进行预案制定和