淮北礦業(yè)(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(chǎn)環(huán)境調(diào)節(jié)十分復(fù)雜多變,因此在綜采過程中,必須采取科學(xué)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(nèi)部懸空面積較大,而且設(shè)備較多,因此支護難度較大。對綜采工作面端頭支護技術(shù)進行分析研究十分必要。

2 工作面端頭支護的發(fā)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(shù)剛剛開始起步,發(fā)展不完善,支護質(zhì)量不高,仍然存在較大的作業(yè)風險。到上世紀七十年代,我國煤礦生產(chǎn)進入到一個快速發(fā)展階段,在煤礦產(chǎn)業(yè)整體帶動下,工作面端頭支護技術(shù)也得到了快速發(fā)展,形成了以金屬摩擦支護和鉸接頂梁技術(shù)為代表的端頭支護技術(shù)。該技術(shù)大大推動了煤礦生產(chǎn)安全、提升開采速度和開采效益的多重提升,在國內(nèi)煤礦企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。自上個世界八十年代中期,煤礦開采作業(yè)開始應(yīng)用現(xiàn)代新技術(shù),機械化采煤以及支架液壓技術(shù)開始應(yīng)用到煤礦企業(yè)中,推動國內(nèi)采煤技術(shù)朝著更加科學(xué)化高效化的方向發(fā)展。工作面端頭支護技術(shù)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(tǒng)的工作面端頭支護技術(shù),新的支護技術(shù)具有更穩(wěn)固的支護效果,大大提高了工作面作業(yè)的安全性,保障了煤礦生產(chǎn)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(jù)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(jié)構(gòu)構(gòu)成,在采空區(qū)有密集支柱。該支護方式具有很強的適應(yīng)性,在實際的應(yīng)用中可以根據(jù)支護結(jié)構(gòu)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(wǎng)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(wǎng)狀支護結(jié)構(gòu),因此支柱受力相對均勻,而且不需要反復(fù)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(qū)。

4 綜采工作面端頭支護技術(shù)應(yīng)用中的問題

目前,國內(nèi)綜采工作面端頭支護技術(shù)的應(yīng)用雖然已經(jīng)有了一段時間,但是從具體的效果看,端頭支護技術(shù)已經(jīng)在開采產(chǎn)量的提升過程中出現(xiàn)了瓶頸,工作面端頭管理出現(xiàn)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(yīng)力變化會導(dǎo)致作用疊加,從而影響到開采工作區(qū)的大部分范圍。根據(jù)支撐壓力存在點進行分區(qū),可分為壓力激增區(qū)、壓力升高區(qū)以及壓力緩升區(qū)。對壓力不同的區(qū)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(jié)合工作面實際情況采用更加精細化的端頭支護管理技術(shù)更符合煤礦井下生產(chǎn)的實際需求。另外,在綜采工作面端頭支護技術(shù)的應(yīng)用中,應(yīng)將井下生產(chǎn)安全性和生產(chǎn)效率等方面進行綜合考慮。通過對不同壓力區(qū)域的研究,根據(jù)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(diào)整程度有限,而且在尋找工作面不同區(qū)域壓力時較為困難,因此支護難度較大。而且工作區(qū)域內(nèi)有很多設(shè)備,在支護的過程中還要考慮到設(shè)備運行路線的合理性,這些都是端頭支護技術(shù)應(yīng)用的難點所在。

5 以安全生產(chǎn)為目的端頭支護影響因素及優(yōu)化方法

端頭支護技術(shù)的應(yīng)用效果受到多方面因素的影響。最為首要的是生產(chǎn)技術(shù)條件的影響。比如地質(zhì)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(shù)方案的實施是否標準、規(guī)范會對工作面支護技術(shù)應(yīng)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(yōu)化方法:

一是確保端頭支護設(shè)備工況保持安全穩(wěn)定。定期對支護設(shè)備進行檢查維修,確保支護設(shè)備工作狀況良好。同時結(jié)合工作面實際情況,改善傳統(tǒng)的端頭支護技術(shù),積極融入現(xiàn)代新技術(shù),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(zhì)和地形條件的監(jiān)測和模擬。利用專業(yè)軟件對井下地質(zhì)地形變化情況進行模擬分析,根據(jù)可能出現(xiàn)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(shù)應(yīng)用中的風險,提升端頭支護穩(wěn)定性。

三是制定工作面端頭支護標準。不同的生產(chǎn)情況和生產(chǎn)條件應(yīng)采用合理的工作面端頭支護技術(shù)。不同的端頭支護技術(shù)方案在實施的過程中應(yīng)具備科學(xué)規(guī)范的流程,采取嚴格的質(zhì)量控制措施,確保工作面端頭支護方案實施過程規(guī)范,確保端頭支護技術(shù)質(zhì)量過關(guān)。

四是加強工作面頂板管理。嚴格執(zhí)行工作面正規(guī)操作標準,保持支護設(shè)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(dǎo)致端頭支護難度加大的現(xiàn)象發(fā)生,為工作人員技術(shù)操作和維修工作減少阻力。

6 結(jié)語

在煤礦生產(chǎn)過程中,通過采用端頭支護技術(shù),有效縮短機械設(shè)備開采時間,為提高開采效率創(chuàng)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(jié)合井下生產(chǎn)情況,從井下地質(zhì)地形環(huán)境條件及變化情況、從端頭支護技術(shù)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(jù)支護技術(shù)的標準流程和質(zhì)量管理辦法來組織實施。通過工作面端頭支護技術(shù)的設(shè)計及應(yīng)用,有效避免出現(xiàn)施工過程中人員傷亡現(xiàn)象,提高了綜采工作面的生產(chǎn)安全系數(shù),為生產(chǎn)效率提供可靠保障。