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沿空留巷技术在煤矿开采中的运用

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沿空留巷技术在煤矿开采中的运用

0引言

在煤矿开采工作中,沿空留巷技术有利于保留原来的巷道,使运输巷在回采过程中受到有效保护,其较大的优势是可以较大限度地减少开采工作中煤炭的损失和浪费,提高开采效率,同时能够对煤矿巷道与运输巷道起到保护作用,在一定程度上也保障了开采工人的安全,所以说加强沿空留巷技术在煤矿开采中的应用是促进中国煤矿事业发展和国家经济发展的有效途径。

1沿空留巷技术浅析

沿空留巷技术的应用能够确保运输巷在采煤过程中保留巷道的完整性,多应用于煤矿巷道的无煤柱开采。该技术是沿着采空区的边缘保留原巷道位置,采用专业技术手段沿着采空区边缘保护采煤面原巷道,保留和维护上一区段的运输巷作为下区段的回风巷,其间不留煤柱,简而言之就是在原顺槽的位置上进行支撑保护,从而保障采空区不会塌陷。沿空留巷技术具有回收资源、降低煤面损失等特点,被国内外广泛应用,但是目前沿空留巷技术在煤矿开采中的应用并不成熟,在实际煤矿开采用中还存在若干问题。

2沿空留巷技术在应用中存在的问题

2.1传统支架无法满足当下使用需求且成本较高

随着煤炭开采技术的发展,传统支架形式虽然能够加固巷道,降低煤炭开采过程中的安全隐患,但在目前很多煤炭企业中仍使用该支架技术,已经不能满足当下的发展需求,密集支架形式基本不可取。究其原因有两个:a)传统技术只适用于开采面地压较小、煤层浅且赋存条件好、无自燃的低瓦斯矿井;b)传统技术的施工量较大且施工成本高。因此,现代煤炭开采中需要在煤层深、开采难度高、瓦斯含量高的环境中重点加强技术选用,传统的支架技术已经比较落后了,其实际应用情况也不能令人满意,无法进一步推广应用。

2.2煤矸石堆垛效率低安全事故发生率高

受经济发展水平和科技水平的制约,很多地区将煤矸石堆垛用于矿井顶板的支撑,虽然此种技术具有成本低、操作简单等优点,但这种方法对矿井的隔离程度不够,会造成顶板不同程度的下沉,不能够可持续性开采。煤矸石堆垛技术看似经济但技术非常落后,不能有效支撑顶板,消耗了企业大量人力资源并且隔离效果差,目前还在大范围使用的堆垛技术影响了煤炭开采事业的发展,与可持续发展战略不相符。

2.3预制砌墙难以有效隔离空间

很多煤炭企业通常用砌墙技术让矿井顶板和隔离墙结合,以起到支护的作用,实际应用中也可以克服密集支架和煤矸石堆垛的缺陷,但这种技术仍有较多弊端,从本质上起不到隔离矿井空间的作用。所以,用预制砌墙来应对支架和煤矸石堆垛的不足是不能从根本上解决问题的。

2.4巷帮充填不稳定

在煤炭开采工作中,矿井巷道支护方式在开采过程中应用较多的是巷帮充填法,该方法的优点在于支护范围广,故在现阶段的煤炭开采行业中应用较为普遍。同时,巷帮充填法也有自身缺点,如受成本影响企业采用的填充材料强度低,支撑力度不够,不能对顶板进行有效支撑,造成安全性和稳定性低下,而目前大型煤炭开采企业对矿井巷道的承压要求非常高,安全效益才是企业较大的效益,故建议使用机械化施工的设备来增加安全性和稳定性[4]。

3探讨沿空留巷技术在煤炭开采中的实际应用

沿空留巷技术应用本身就是一项系统性的工作,在对该技术的探讨和研究中要着重注意其对后期开采工作中的影响,只有通过系统化的发展模式才能够更好地提升沿空留巷技术对煤炭开采行业的促进作用。3.1用混凝土石墙提升巷道承压力在现代建筑施工中,混凝土因其高强度、高承载力和较好的韧性被广泛应用。利用混凝土的优势在煤炭企业中用混凝土作为石墙和护墙点的材料,可以有效解决矿井顶板的下沉问题,增强支护点的牢固度。因此,笔者认为混凝土在煤炭开采中的应用对于提升巷道的承受力具有重要意义。在煤层回采面上,沿着巷道走向构筑一道混凝土石墙,并随着开采深度及时做好浇筑延伸,同时也要考虑到倾斜压力对石墙的影响,要预留一定宽度,再在石墙和煤层相连的一侧用韧性高、强度好的木柱作为护墙点柱来给石墙分压,提高石墙的支护力度,防止了顶板的下沉,这样也不会随着开采深度的增加,混凝土石墙面临坍塌的危险。

3.2为沿空留巷工作提早做好支护

在沿空留巷的支护过程中,混凝土石墙和顶板在衔接上会有一些问题,这就需要用高强度的螺纹杆来增强螺杆强度同时配合钢带来辅助实现。由于巷道在实际开采中宽度会越来越小,造成支架变形甚至折断,所以有必要强化后方动压区的支护力度。这里考虑在开采中用钢梁棚或强度高的单柱体作临时支架,在向前移动煤面的过程中也要做好提前支护工作,确保安全顺利开采。

3.3确定并完善留空方案

a)瓦斯防护。瓦斯是煤炭开采过程中主要的有毒有害气体,瓦斯爆炸是煤炭开采工作中危害较大的安全事故,对开采人员生命造成极大的威胁。所以在实际开采中要选取留空方案,做好通风系统。一般为每隔10m~15m预埋抽放钢管,其作用就是在采空区和瓦斯管道之间增加气体的流通性,能够有效防止瓦斯泄漏,避免在开采中发生瓦斯爆炸,此外还要设置专门的开关来控制瓦斯浓度,加强日常的预防工作;b)火灾防护。在混凝土石墙底部800cm处,每隔15m设置加阀门的注浆管,防止漏气漏风,并且要求巡查员每天对管内的气体进行全分析,包括成分、浓度等,若在巡查中发现突发情况,要及时上报并采取有效措施;c)设置通风系统。瓦斯爆炸很大程度是由通风不及时造成局部瓦斯浓度过高引起的,所以设置通风系统可以有效将瓦斯浓度控制在安全范围之内。设置通风系统要本着预防为主的原则科学合理设计,煤炭企业要有预警措施和管理办法,以降低瓦斯爆炸率为先决条件来开展工作。

3.4注重沿空留巷技术的研究和方案设计的科学性

在煤炭实际开采中因地理环境不同,不同规格矿井的沿空留巷技术并非一成不变,要根据矿井深度的不同、承压的差异来对内部支护进行改进和完善,需要在日常中加强对该技术的研究,在应用中注重科学计算和设计,综合实际情况进行充分论证后推广。

4结语

煤炭资源作为中国不可或缺的资源之一,在中国经济发展中扮演着举足轻重的角色,作为重要的经济支撑,煤炭开采中的沿空留巷技术也将在一定时期内起到关键作用。虽然目前的沿空留巷技术还有诸多问题,但这项技术能有效促进煤炭开采的安全性提升,能够保障开采人员的人身安全,推进煤炭开采行业的可持续发展。通过对沿空留巷技术的概述、存在问题的剖析及研究,旨在提高该项技术在煤炭开采过程中的实际应用效果,发挥其降低开采成本、杜绝能源浪费、提高开采效率等优势,促进煤炭开采行业对沿空留巷技术的共同探讨,为煤炭企业的发展加足马力。沿空留巷技术在现如今的煤炭开采过程中起到的作用已不容小觑,在新时代背景下的煤炭行业应针对矿井作业中的常见问题通过不断论述考证加以解决,就如构建混凝土石墙、保障巷道的提前支护、筹划留空方案加强对瓦斯、火灾的防护等措施方案,共同提高该项技术的应用水平,提高开采的安全性稳定性,同时也督促煤炭企业不断提升自我预警水平、提升管理高度,在保障安全性的同时深挖煤炭企业的社会效益和经济效益,实现煤炭行业健康稳定、高效有序运转和发展。