煤矿掘进工作面临时支护问题研究

煤矿掘进工作面临时支护问题研究

迟威

珲春矿业（集团）八连城煤业有限公司 吉林市珲春市 133300

摘要：随着煤炭资源开采的不断深入，煤矿掘进工作日益面临复杂的地下环境和多变的岩层条件。掘进过程中的工作面临时支护问题已成为影响矿井安全和生产效率的关键因素。本文旨在探讨煤矿掘进工作面临时支护技术的研究现状，分析现有工作面支护方法的重要性、支护方法，并对于煤矿掘进工作面临时支护问题进行分析，提出了有效的解决措施，为煤矿掘进工作面的安全生产提供了有力支持。

关键词：煤矿；掘进工作面；临时支护；问题；对策

随着煤矿产业的持续发展和技术进步的推动，煤矿掘进工作已经成为确保矿井生产安全和效率的关键环节。然而，掘进中工作面临时支护问题一直是制约矿井安全高效生产的重要因素。因此，对煤矿掘进工作面支护问题的研究具有重要的现实意义和紧迫性。

一、临时支护的定义和重要性

煤矿掘进过程中，为确保巷道和采区的稳定性，防止因岩石松动、裂隙变形等导致的事故，需要进行的支护方式，并非永久性的，只是为保障巷道服务年限及确保安全的一种中、长期临时支护。因此临时支护的定义可以这样认定，是指在矿山掘进过程中，采用钢材、木材、锚杆、网片等材料对巷道进行中、长期的支撑和加固的措施。临时支护的方式选择不但起到确保巷道服务年限及安全的至关重要性，同时也对巷道后期翻修、维护等所需投入资金数量也起到相应决定性。

二、临时支护的要求

1.支护结构应具有足够的强度和刚度，以承受产煤工作面及喷水、飞石等压力。

2.支架材料应选用具有足够强度、硬度、耐腐蚀性能的材料，同时具备较好的防火、防爆能力。

3.支架顶板应与煤、矸石接触面应平整，并无裂缝和水迹。

4.应根据支护情况，采取措施降低地应力，防止与地层的剥落接触。

5.支护应按照矿井安全规程和设计要求进行，不得擅自改变支护方式和材料，确保矿井稳定和安全。

三、煤矿掘进工作面临时支护方法

1.锚杆支护

锚杆支护是一种通过锚杆将岩层固定在工作面周围，以提供支撑和防止岩层垮塌的方法。锚杆通常由钢筋或钢管制成，一端固定在岩层中，另一端与工作面的支架相连。锚杆支护的优点在于其结构简单、施工方便，且能够有效地提高岩层的整体稳定性。然而，锚杆支护对岩层条件要求较高，不适用于破碎或软弱的岩层。

2.超高强喷射混凝土技术

超高强喷射混凝土技术是一种通过在掘进工作面喷射高强度混凝土来形成支护结构的方法。该技术能够在短时间内形成一层坚固的防护层，有效防止岩层垮塌和瓦斯突出等安全隐患。超高强喷射混凝土具有强度高、凝结快、施工效率高等优点，特别适用于复杂多变的岩层条件和恶劣的作业环境。然而，该技术对设备要求较高，施工成本也相对较高。

3.预留煤柱技术

预留煤柱技术是一种通过在掘进工作面周围预留一定宽度的煤柱来提供支撑的方法。煤柱的存在能够有效地分担周围岩层的压力，防止岩层垮塌。预留煤柱技术的优点在于其施工简单、成本低廉，且对岩层条件的适应性较强。然而，预留煤柱会占用一定的煤炭资源，对煤炭开采的经济效益产生一定影响。

四、工作面临时支护问题分析与原因探讨

1.工作面支护问题的现状分析

在煤矿掘进过程中，工作面支护的主要作用是保证掘进工作面的稳定和安全，防止冒顶、片帮等事故的发生。然而，在实际工作中，工作面支护往往存在着以下问题：

1.1支护结构不稳定。由于工作面的地质条件复杂多变，支护结构经常受到地质构造、地应力等因素的影响，导致支护效果不稳定，存在安全隐患。

1.2支护材料不足或质量不达标。在一些煤矿中，由于资金、技术等原因，支护材料的供应不足或质量不达标，使得支护效果大打折扣，给安全生产带来隐患。

1.3支护操作不规范。在实际操作过程中，一些工作人员由于缺乏专业技能和经验，支护操作不规范，导致支护效果不佳，甚至引发安全事故。

2.工作面支护问题产生的原因探讨

工作面支护问题的产生，既有客观因素，也有主观因素。

2.1地质条件复杂多变。岩石类型的多样性是煤矿掘进工作中必须面对的一个现实问题。从坚硬的火成岩到松软的沉积岩，不同的岩石类型对掘进方法和支护结构的要求各不相同。例如，坚硬的岩石可能需要更强大的掘进设备和更稳固的支护结构来确保工作面的安全。此外，水文地质条件也是影响掘进工作的重要因素。地下水的存在不仅可能增加掘进难度，还可能对支护结构产生腐蚀作用，进一步降低支护效果。因此，在掘进前进行充分的水文地质调查，了解地下水的分布和流向，对于确保掘进工作的顺利进行至关重要。

2.2技术水平和管理水平有限。一是支护结构设计不合理。由于缺乏专业的技术人员和先进的设计理念，支护结构往往难以适应复杂的地质条件和多变的工程环境，导致支护效果不理想。二是支护材料选择不当。在选择支护材料时，未能充分考虑材料的性能、成本和使用寿命等因素，使得支护材料在实际使用过程中容易出现破损、变形等问题，从而影响支护效果。

2.3人员素质和意识不到位。一是工作人员缺乏专业技能。在煤矿掘进工作面，支护工作需要具备一定的专业知识和技能，然而一些工作人员由于缺乏相关培训和实践经验，难以胜任支护工作，导致支护效果不佳。二是工作人员安全意识薄弱。在煤矿生产过程中，安全是第一位的，然而一些工作人员由于缺乏安全意识，往往忽视安全操作规程，存在违规操作现象，这不仅可能导致支护效果不佳，还可能引发安全事故。

三、工作面临时支护技术问题应对措施

1.研发新型工作面支护材料

传统的支护材料已经难以满足现代煤矿生产的需求。因此，研发具有高强度、轻质、耐腐蚀、环保等特性的新型支护材料成为当前的重点。例如，高分子复合材料、纳米材料等新型材料的出现，为工作面支护材料的创新提供了更多的可能性。这些新型材料不仅具有优异的力学性能，还能够有效地减少支护材料的重量和成本，提高支护结构的稳定性和可靠性。

2.支护结构优化与设计创新

在掘进工作中，工作面支护结构需要承受来自地层压力、水压力等多种复杂力的作用，因此，支护结构的稳定性和可靠性至关重要。通过对支护结构的优化与设计创新，可以有效地提高支护结构的承载能力和耐久性。例如，采用合理的支护结构形式、优化支护参数、增加支护层数等措施，都可以有效地提高支护结构的稳定性和可靠性。

3.支护工艺改进与技术提升

随着煤矿开采的不断深入，地层条件变得越来越复杂，工作面支护工艺也面临着越来越大的挑战。因此，对支护工艺进行改进和技术提升，是提高支护效果的重要手段。例如，采用先进的掘进技术、优化支护施工流程、提高支护施工效率等措施，都可以有效地提高支护工艺的水平，为煤矿安全生产提供更好的保障。

4.智能监测与预警系统在工作面支护中的应用

随着信息化技术的发展，智能监测与预警系统在工作面支护中的应用越来越广泛。通过采用先进的传感器、数据采集设备、数据分析软件等技术手段，可以实时监测支护结构的状态和受力情况，及时发现潜在的安全隐患。同时，利用预警系统，可以对工作面支护结构的安全性进行评估和预警，及时采取相应的措施，避免支护结构失稳和事故发生。智能监测与预警系统的应用，不仅可以提高工作面支护结构的安全性和稳定性，还可以为煤矿生产提供更加精准和高效的管理手段。

结束语

随着煤炭工业的快速发展，掘进工作面的支护问题日益凸显。在掘进过程中，工作面临时支护是确保工作安全、提高生产效率的关键环节。我们应该从多方面入手，加强技术研究与创新、安全监测与预警、安全管理和培训等方面的工作，为煤矿安全生产提供有力保障。

参考文献

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