煤礦綜采工作面端頭支護技術探究

淮北礦業(集團)有限責任公司西北分公司王洼項目部 寧夏 固原 756505

1 引言

由于煤礦井下生產環境調節十分復雜多變,因此在綜采過程中,必須采取科學的方法和措施來做好安全防護工作。由于端頭位于工作面和巷道的交匯位置,不僅內部懸空面積較大,而且設備較多,因此支護難度較大。對綜采工作面端頭支護技術進行分析研究十分必要。

2 工作面端頭支護的發展階段

工作面端頭支護最初起源于上世紀五十年代,當時我國煤礦井下端頭支護技術剛剛開始起步,發展不完善,支護質量不高,仍然存在較大的作業風險。到上世紀七十年代,我國煤礦生產進入到一個快速發展階段,在煤礦產業整體帶動下,工作面端頭支護技術也得到了快速發展,形成了以金屬摩擦支護和鉸接頂梁技術為代表的端頭支護技術。該技術大大推動了煤礦生產安全、提升開采速度和開采效益的多重提升,在國內煤礦企業得到廣泛應用。自上個世界八十年代中期,煤礦開采作業開始應用現代新技術,機械化采煤以及支架液壓技術開始應用到煤礦企業中,推動國內采煤技術朝著更加科學化高效化的方向發展。工作面端頭支護技術也不再使用鋼梁進行支護,而是被對稱的工字鋼梁所取代。相對于傳統的工作面端頭支護技術,新的支護技術具有更穩固的支護效果,大大提高了工作面作業的安全性,保障了煤礦生產效率。

3 工作面端頭支護方式分類

工作面端頭支護方式必須根據回采工作面的工藝來確定,目前,煤礦綜采工作面端頭支護方式主要有以下幾種:

一種是單體支護方式。這種方式通常是采用單體支柱加托梁結構構成,在采空區有密集支柱。該支護方式具有很強的適應性,在實際的應用中可以根據支護結構與頂梁及連接方式的不同分為長鋼梁支護T字頂梁以及網狀頂梁支護。

另一種是液壓支護方式。這種方式是利用單體液壓支柱與十字鉸接頂梁配合支護,十字頂梁形成網狀支護結構,因此支柱受力相對均勻,而且不需要反復支撐頂板,有益于頂板完整性保護。該支護方式適用于煤層傾角較小的綜采工作面。

還有一種是單元式支護方式。這種方式是單體液壓支護的升級版,采用單元式端頭支架,解決端頭狹窄空間支護難題,打通了單體支護末端0.5米～1.5米的無架區。

4 綜采工作面端頭支護技術應用中的問題

目前,國內綜采工作面端頭支護技術的應用雖然已經有了一段時間,但是從具體的效果看,端頭支護技術已經在開采產量的提升過程中出現了瓶頸,工作面端頭管理出現弊端。比如在工作面端頭支護過程中,巷道地壓和井下開采造成的應力變化會導致作用疊加,從而影響到開采工作區的大部分范圍。根據支撐壓力存在點進行分區,可分為壓力激增區、壓力升高區以及壓力緩升區。對壓力不同的區域如果采用一刀切的端頭支護管理辦法效果并不理想,因此結合工作面實際情況采用更加精細化的端頭支護管理技術更符合煤礦井下生產的實際需求。另外,在綜采工作面端頭支護技術的應用中,應將井下生產安全性和生產效率等方面進行綜合考慮。通過對不同壓力區域的研究,根據風險級別的高低采取有針對性的防控策略,但是在實際工作中,端頭支護方式調整程度有限,而且在尋找工作面不同區域壓力時較為困難,因此支護難度較大。而且工作區域內有很多設備,在支護的過程中還要考慮到設備運行路線的合理性,這些都是端頭支護技術應用的難點所在。

5 以安全生產為目的端頭支護影響因素及優化方法

端頭支護技術的應用效果受到多方面因素的影響。最為首要的是生產技術條件的影響。比如地質和地形條件會對工作面端頭支護的安全性造成干擾;端頭支護技術方案的實施是否標準、規范會對工作面支護技術應用效果帶來影響。

在提高工作面端頭支護安全的目標下,工作人員可采取以下的優化方法:

一是確保端頭支護設備工況保持安全穩定。定期對支護設備進行檢查維修,確保支護設備工作狀況良好。同時結合工作面實際情況,改善傳統的端頭支護技術,積極融入現代新技術,利用科技力量為端頭支護提供更安全可靠的支持。

二是加強井下工作面地質和地形條件的監測和模擬。利用專業軟件對井下地質地形變化情況進行模擬分析,根據可能出現的風險情況確定最安全最適宜的端頭支護方案,降低端頭支護技術應用中的風險,提升端頭支護穩定性。

三是制定工作面端頭支護標準。不同的生產情況和生產條件應采用合理的工作面端頭支護技術。不同的端頭支護技術方案在實施的過程中應具備科學規范的流程,采取嚴格的質量控制措施,確保工作面端頭支護方案實施過程規范,確保端頭支護技術質量過關。

四是加強工作面頂板管理。嚴格執行工作面正規操作標準,保持支護設備工況良好。針對支護過程中頂板離層破損的問題,加強各頂板銜接,確保頂板位于安全位置。避免因頂板離層破碎導致端頭支護難度加大的現象發生,為工作人員技術操作和維修工作減少阻力。

6 結語

在煤礦生產過程中,通過采用端頭支護技術,有效縮短機械設備開采時間,為提高開采效率創建有利條件。在實際的端頭支護工作中,煤礦工作人員必須結合井下生產情況,從井下地質地形環境條件及變化情況、從端頭支護技術方案實施情況、從工作面端頭支護管理情況等方面入手,確定最佳的工作面端頭支護方案,并根據支護技術的標準流程和質量管理辦法來組織實施。通過工作面端頭支護技術的設計及應用,有效避免出現施工過程中人員傷亡現象,提高了綜采工作面的生產安全系數,為生產效率提供可靠保障。