煤矿巷道掘进工艺技术研究

煤矿巷道掘进工艺技术研究

张恒

内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司内蒙古鄂尔多斯市 013000

摘要：在煤矿巷道的支护作业时，应根据煤层深度和地质条件选择合适的支护技术和设备，充分考虑安全性、成本、适应性以及对周围环境的影响等因素，在保证巷道安全施工的前提下，满足开采深度不断加深的安全性要求，还应尽量降低后期的检修维护的成本，以提高企业经济效益，促进煤矿支护技术的发展和进步。 关键词：煤矿掘进；巷道；支护技术

一、煤矿开采与掘进支护施工特点

煤矿开采受地质环境因素影响较大，尤其是遇到地质条件复杂的环境，煤矿井会随着开采深度的增加，对煤矿周边地质结构产生更大程度的破坏，对煤矿顶板岩性产生影响，使得矿井围岩所需承受的应力更大，开采掘进难度增加，且出现围岩失稳的可能性也更大，必须要有效落实支护措施。就以往煤矿开采施工情况来看，在掘进过程中经常需进行维修，产生更多工作量。主要是会因为煤矿顶板岩性稳定性差，结构松软度高，掘进过程中产生的应力对围岩性能产生较大影响，造成围岩破碎，增加了煤矿巷道建设难度，降低煤矿开采效率。同时，在顶板岩性破碎时，巷道顶底板还会产生一定程度的收缩性，促使巷道发生变形。为满足煤矿开采作业需求，需要在掘进过程中进行修补，很大程度上降低了煤矿开采与掘进工作效率。

二、掘进方法技术

2.1发掘适用于高效高产的煤矿技术

为了适应锚杆支护技术的快速发展，从而实现煤巷快速高效掘进，世界各个主要采煤国家的快速掘进装备都在不断发展进步，作为掘锚一体化设备的掘锚机组恰恰适用于高效高产的煤矿井巷，满足其高效掘进的要求，这种新机型的研发是建立在悬臂式掘进与连续采煤机的基础上。在工艺原理上，高效高产的煤矿技术采用的掘锚一体化设备使得掘进技术一条龙式进展，大大减少了煤矿生产掘进的作业时间，减少了掘进机器的使用，从以前的掘进和支护两台机器减少为掘进和支护在同一台机器上完成。当前主流掘锚机组分为两类：第一种是悬臂式掘进机机载锚杆机的掘锚机；第二种则是以连续采煤机为基础的掘锚机组。

2.2连续采煤机的应用

作为及落煤、装载及移动于一体的综合机械化采掘设备――连续采煤机，它是一种具有较大截割宽的采掘机，主要以短壁开采，矩形断面的双巷或多巷进行快速掘进，在国外应用广泛，是现代高产高效矿井挖掘设备中的佼佼者。2.3悬臂式掘进机的使用悬臂式掘进机作为煤巷综合机械化掘进的关键性设备，其综合性能适用于我国现阶段国情，在提高掘进工作效率以及掘进尺寸方面发挥着重要作用。该项技术主要是将悬臂式掘进机、可伸缩带式输送机、转载机、单体锚杆钻机、通风除尘设备以及供电系统相结合，从而形成综合机械化掘进链。

三、常见煤矿支护技术

3.1棚式支护技术

棚式支护属于被动式支护的一种，采用的材料有木质材料、石质材料和金属材料的支架支护，其中木质材料适用于浅部围岩，适用范围有限，且要求支护断面的形状与围岩曲线一致才适用；而石质材料则比木质材料的抗压性能好、安全系数高、变形量小，但是支护成本较高，适用于服役年限较长的煤矿巷道；采用金属材料作支架支护曾经广泛地应用在煤矿支护中，可分为刚性支架支护和可缩性支架支护两种，但是由于其成本较高，受地质环境影响较大，且岩石表层和金属支架之间不能较好的连接，目前应用较少。

3.2砌碴支护技术

砌碴支护也属于被动支护方式的一种，主要分为混凝土砌块和现浇混凝土两种支护方式，这两种方式都可以在生产厂家进行批量化的生产，在煤矿现场可以进行机械化安装，所以安装使用较为方便，且具有较高的抗压性能和支护强度，但是此技术成本相对较高，适合岩层比较固定的煤矿巷道，而不适合大规模的推广使用。

3.3锚杆支护技术

锚杆支护技术属于主动支护技术的一种，是目前应用频率最高的煤矿支护技术，其支护作用主要有以下几种：一是悬吊作用，就是将容易发生剥落的尾牙用锚杆悬挂在硬度较高的岩石上，利用锚杆的悬吊力来缓解一部分围岩的重力，从而起到支护作用；二是减跨作用，采用锚杆降低煤矿巷道压力拱的高度和跨度，增加其稳定性；三是组合梁作用，采用锚杆将组合板进行压紧，并将各层板梁结构组成一个整体，使板梁所承受的挤压力和拉伸力分散，从而提高板梁的抗弯强度和承载力；四是围岩补强加固作用，由于巷道不同深度的围岩所受的作用力是不同的，巷道附近的围岩受到两个方向的作用力，使得其抗压强度降低而容易变形，锚杆支护的作用就是将其保持在三向受力的状态下，起到加固作用，提高抗压强度。

四、煤矿巷道掘进关键技术

4.1提高地质勘测水平

我国煤矿开采事故频发，与煤矿安全管理机制不健全有关，在开采前期，由于疏于安全管理，略过地质勘测环节，缺乏对煤矿巷道掘进路线的合理设计，使得煤矿开采的风险系数增加，安全隐患较多。因此，在煤矿巷道掘进之前，掌握开采地的地质水文条件，选择合适的掘进路线，分析路线途经地的岩层构造情况以及各个岩层的地质特点，选择合适的掘进机械设备，以及施工工艺，设计好掘进后的支护施工方案，对于提高煤矿巷道掘进效率，确保掘进支护施工人员的安全，都具有重要的意义。

4.2提高煤矿巷道掘进工艺水平

要想提高煤矿巷道掘进的速率，就必须完善掘进机械设备的配置，根据煤矿开采实情制定科学的掘进工艺流程。目前我国煤矿巷道掘进中应用的先进机械设备多为国外引进，同时根据我国的地质情况进行相应地改造，开发出合乎我国生产实际需要的掘进设备。在煤矿巷道掘进作业中，采用先进的施工工艺，应用多道施工工序同时进行、交叉作业的掘进模式。在保证巷道稳定性的前提下，通过多个巷道同时作业的统筹规划，实施交叉作业，就能大大提高掘进速度，实现巷道掘进与支护同步进行，提高巷道掘进的整体速度，提升矿产资源的开发力度，促进煤矿相关行业的迅速发展。

4.3加大资金投入，更新掘进支护设备

首先，要加强企业对巷道支护工作的重视程度，提高支护理念，这是保证支护顺利进行的关键。与此同时，要加大资金的投入力度。因为有了充足的资金才能保证支护材料不偷工减料，达到设计要求，同时也才能保证支护设备的更新。目前，美国已研发出能够智能监测掘进支护的设备，该设备在钻眼过程中可以在施工锚索、锚杆时通过屏幕调整观察锚固力、预紧力，还能够对顶板围岩进行监测，使用该设备可以有效增强巷道支护质量，还可以降低人工劳动强度。

4.4加强煤矿巷道掘进安全管理

煤矿巷道的稳定性，是煤矿安全管理中的基础保障，要想提高生产安全性，就应该加强各个风险要素的控制，建立健全煤矿安全管理制度。在诸多煤矿事故中，顶板灾害事故的发生率最高，而其中相关的施工工序就是煤矿巷道的掘进支护，因此，在巷道掘进过程中，必须进行合理的规划，根据地质条件制定合理的工程规划，在地质松软的巖层中作业，必须及时对挖掘好的围岩进行喷浆封闭处理，在进行下一步的支护处理，确保已挖掘巷道的稳固。在实施交叉作业时，必须合理规划，保证施工现场的秩序，加强施工现场控制，将施工原材料放置于合适的位置，规划好机械设备的心境路线，确保各道工序按照技术有序进行。

结论：

随着社会的飞速发展，不断有新型能源被开发，但目前而言，煤炭资源在我国主要开采能源中仍旧占据重要组成部分，况且我国作为一个人口大国，在能耗的方面对煤炭的需求量也居高不下。在当前社会背景下，对于高性价比的煤炭资源而言，如何选择高效率、使用成本低、安全可靠的开采方式及高效管理方法技术则显得尤为重要。

参考文献：

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