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煤层巷道过分叉区掘进支护工艺浅析及应用
煤层巷道过分叉区掘进支护工艺浅析及应用
摘要
随着煤矿开采深度的不断增加，煤层巷道过分叉区的掘进施工难度也越来越大。为了保证矿井安全、高效、稳定地进行开采，煤层巷道过分叉区的掘进支护工艺成为一个重要研究课题。本文结合实际煤矿工程，对煤层巷道过分叉区掘进支护工艺进行了探讨和分析，重点介绍了常用的掘进支护技术和新型支护材料的应用。通过对比分析，总结了不同工艺的优缺点，并提出了优化的建议和未来的研究方向。
关键词：煤层巷道；过分叉区；掘进支护；工艺；应用
一、引言
煤层巷道是矿井开采的主要通道，承载着矿山运输、通风、抽采等重要功能。而煤层巷道过分叉区，也就是巷道的分叉地带，是由于矿层的变形和断裂等地质因素造成的。过分叉区的掘进施工难度大，支护工艺关键，直接影响着矿山的生产效率和安全性。
过分叉区的特点是地质条件复杂，巷道结构受力集中，支护难度大。目前，常用的过分叉区掘进支护工艺包括传统的预支护、爆破控制、锚杆支护等。但这些传统工艺存在一些缺点，如支护效果不稳定，施工周期长，人力资源消耗大等。因此，发展新型的掘进支护技术和材料对提高矿山开采效率和安全性具有重要意义。
二、常用的过分叉区掘进支护工艺
1.预支护法
预支护法是一种常用的过分叉区支护工艺，其基本原理是在巷道掘进前就进行预先支护。这种方法可以减少巷道的变形和断裂，提高巷道的稳定性。常使用的预支护方式包括预架钢架、预埋锚杆等。这些预支护措施可以增加巷道的强度，防止巷道垮塌和开裂。
2.爆破控制法
爆破控制法是通过合理的爆破设计和控制来改善过分叉区的地质条件，减少巷道的变形和断裂。这种方法可以通过改变矿层的应力分布情况，降低巷道的变形和断裂风险。爆破控制法需要科学合理的爆破参数设计，考虑到矿层的力学性质和变形特点。
3.锚杆支护法
锚杆支护法是一种常用的巷道支护技术，通过在巷道顶板和侧壁固定锚杆，增加巷道的强度和稳定性。锚杆支护可以有效地防止巷道的变形和断裂，提高巷道的稳定性。此外，锚杆还可以提供巷道的支护力，减少巷道的变形和裂缝。
三、新型支护材料的应用
随着技术的不断发展，新型的支护材料在过分叉区掘进工艺中得到了广泛应用。这些新型材料具有高强度、低变形和良好的支护效果等优点。以下是几种常见的新型支护材料：
1.玻璃钢筋
玻璃钢筋是一种新型的复合材料，由玻璃纤维和树脂组成。它具有轻质、高强度、耐腐蚀和良好的抗变形性能等特点。玻璃钢筋已经在一些煤矿工程中得到了应用，取得了较好的支护效果。
2.形状记忆合金
形状记忆合金是一种具有形状记忆效应的金属材料，可以根据温度和压力变化而改变形状和尺寸。在过分叉区掘进中，形状记忆合金可以通过自动调节应力和变形来提高巷道的稳定性。目前，形状记忆合金的应用在煤矿工程中还处于研究阶段。
3.高分子材料
高分子材料是一种可塑性材料，具有较好的耐磨、防水、防火和抗变形能力。在过分叉区掘进中，高分子材料可以通过填充、封堵、固化等方式来提高巷道的强度和稳定性。目前，高分子材料已经在一些煤矿工程中得到了应用。
四、优化建议和未来研究方向
从目前的研究和实践来看，过分叉区的掘进支护工艺还存在一些问题和挑战。为了进一步提高煤矿的安全性和开采效率，需要优化现有的工艺，并开展相关的研究工作。以下是一些建议和未来的研究方向：
1.优化预支护工艺
预支护工艺是过分叉区掘进的关键，需要进一步研究和优化。可以通过合理设计支护结构和支护参数，提高预支护的效果和稳定性。此外，还可以研究新型的预支护技术和材料，提高巷道的稳定性和抗变形能力。
2.发展智能支护技术
智能支护技术是未来的发展方向，可以通过传感器和控制系统，实现对巷道支护的实时监测和控制。智能支护技术可以根据巷道的变形和断裂情况，自动调整支护力和支护结构，提高巷道的安全性和稳定性。
3.研究新型支护材料
新型支护材料具有较好的低变形和高强度等特点，对提高过分叉区的掘进支护效果具有重要意义。可以研究新型复合材料、金属材料和高分子材料等，并应用到实际的工程中。
总结
煤层巷道过分叉区的掘进支护工艺对矿山的安全和生产具有重要意义。本文对常用的支护工艺和新型支护材料进行了探讨和分析，并提出了优化建议和未来的研究方向。希望本文对煤矿工程的研究和实践有所启发，为煤矿的安全和高效开采提供一些参考和借鉴。