解析采矿工程采空区巷道掘进支护技术

刘继鹏

 山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿 山东 济宁 272000

摘要：当前随着我国煤矿开采技术水平的提升，对于煤矿开采的深度逐渐加深，与此同时在开采过程中需要针对巷道进行有效的支护，提高煤矿开采工程的安全性。基于此，本文结合某地A矿井的采矿工程情况深入探究采空区巷道掘进支护技术，希望能够对采矿工程的有效开展和安全作业提供一定帮助。

关键词：采矿工程；采空区；巷道掘进；支护技术

引言：为了进一步提高煤矿的开采效率，煤矿矿井复采频率越来越高，但是开展复产往往会给采空区带来一定的安全风险，对此需要进行更有针对性的巷道掘进支护。因此本文以具体矿井开采案例进行探究，深入分析采矿工程采空区巷道掘进支护技术的具体施工方案与要素，以期能够提升矿井采空区巷道掘进支护的整体水平，保障开采掘进施工中的安全性效果。

1 A矿井情况概述

A矿井最早于上世纪90年代前后开始开采，近年来受到煤矿整合重组的影响，对现有矿井巷道进行全面的优化。为了提高矿井的负载水平，需要针对原有的采空区进行全面支护。以A矿井为例，该矿井的采空区主要位于掘进回风巷北段直至立井100米区间内，而在采空区和空巷范围内矿井岩体安全性不足，存在垮落的风险，甚至巷道顶板已经逐渐呈现出塌陷的倾向，顶板位置已经生成高冒区。 A矿井煤层倾斜角度已经接近水平范围，矿井的顶底板为泥岩，但是也存在裂缝蔓延问题。 A矿井的落煤矸高度在4米左右，而且两帮也出现了容易破碎的问题。

2 采矿工程采矿区巷道掘进支护技术分析

2.1 巷道顶板注浆加固技术

由于A矿井的回风巷上部岩层主要为砂质的泥岩，通过对其冒落带进行高度计算，分析裂缝的所处高度，确定巷道顶板中硬岩石跨落为4米左右，而冒落带整体长度为15米，导水裂缝的高度为45米左右。由于掘进巷道主要位于矿井冒落区，应力逐渐减小的部位，对此类围岩进行加固处理时要特别强化巷道的安全性效果和稳定性效果，因此可以应用注浆加固的支护技术形式进行施工。

由于，回风巷高冒区同样也是采空区，此类区域有较多裂缝和缝隙，因此应用注浆加固的形式能够有效提升围岩的强度状态。众所周知，泥岩也是围岩的主要组成成分，因此在修补裂缝应用注浆加固手段时，可以以化学浆液作为基础进行整体的注浆加固。加固材料选择方面可以选择固瑞特，施工过程中需要强化支护效果，也要缝漏必堵，这种操作也能有效减少化学浆液材料的消耗量效果。在进行巷道顶板注浆加固时，可以在保障施工安全的前提之下加快施工进度周期，避免冒落带区域存在冒顶和空顶等问题，引发更为严重的安全事故。

2.2 高冒区巷道支护技术

由于采矿工程的采空区主要可以分为高冒区和采空区，因此需要结合高冒区和采空区的不同巷道的特点，有针对性地采取巷道支护措施。首先在高冒区巷道支护方面，A矿井可以采取顶板锚网索的形式进行加固和支护，开展支护之前需要提前确定钢锚杆的距离、规格和型号，确保钢锚杆强度高，在设置过程中要保持锚杆间距为1米。两侧之间的间隔为0.9米左右，在规划好金属网格支护可以应用T字梁与锚杆进行有效连接。高冒区煤层的整体厚度如果小于0.8米，则可以应用锚索进行施工，如果超过了0.8米则可以应用更长的锚索，如11.3米锚索进行加固连接，每排需要采用4个锚索，以提高支护水平与质量。

随后，可以对矿井巷道周边的料石墙进行加固砌筑支护施工，首先要保障巷道两方的成型，随后可以应用中药线开展气象提高砌筑支护施工的安全性和准确性。整体施工深度为0.5米，等到施工直至实体部分，则可以铺设砂浆，随后需要填筑。等砌筑到3.7米高度后，可以开展架棚作业，此种状态之下要保证砌墙的厚度达到0.5米左右。完成架棚作业后，需要进行整体开挖，要始终坚持先砌筑后充填的原则，避免巷道两旁依旧存在空洞问题。在进行砌筑时，可以应用混凝土进行基础性的浇筑，确保其整体强度达到规定需求后，可以集中铺设轨道底梁，并做好平整化处理。

2.3 采空区巷道支护技术

对于A矿井而言，在进行掘进时，掘进的巷道与采空区域如果存在相同水平的问题，即使相交角度已有差异，也要针对采空区的巷道进行全面支护，在此期间可以应用人工巷帮的支护形式进行支护操作。首先需要进行锚索网支护施工，在巷道贯通区间内，全面搭建锚网索，设立帮锚杆，可以采用圆锚杆进行施工，锚杆之间的排距为一米；随后可以应用树脂药卷进行锚杆的加固，最后以金属网进行全面设置。锚网索所支护完成，需要对采空区的巷道砌筑石墙开展支护，在此期间结合A矿井的实际情况，主要采取宽度为0.7米、高度为3.7米的矩形料石墙进行支护，而基础部位则主要采取粗料石进行全面铺设。在施工过程中进行采空区巷道侧面石墙的砌筑时，要提前规划好石料墙的砌筑尺寸，确保其支护效果和支护顶板的强度满足施工需求。

3 采矿工程采空区巷道掘进技术施工方案的可行性

结合A矿井的实际情况，此类支护方案在可行性方面主要体现为理论监测与矿压监测两大方面。

首先在理论监测中，需要针对A矿区所处煤层水文条件、地质情况等对即将回采的区域进行全面的分析，首先可以假定煤层的倾斜方向与走向，确定其整体高度受到煤层以及巷道顶板底板等岩层质地的影响，岩层质地甚至会受到外力或自然环境要素的影响而产生破坏，并从4个侧面受到约束力影响，因此在对巷道底板进行掘进开挖时，很容易受到巷道内部的剪切力而造成掘进施工受到影响和破坏。例如在注浆加固区域破坏范围会更大，因此本文中所主要论述的顶板注浆加固方案以及高冒区巷道支护和采空区巷道支护手段可行性较强，并不会对巷道造成更多的剪切力影响，避免了巷道了大规模变形，同时也能有效分担围岩的应力情况，进一步打造更加稳定安全的采矿区巷道。

在矿压监测方面，需要应用矿压监测判断采空区巷道掘进支护技术相关设计要素是否合理，在监测期间需要全面获取巷道内围岩变形的基本要素、支护的岩体与围岩的位移情况以及开采岩层的实际受力情况等，并进一步判断围岩的稳定与安全性。例如在针对回风巷采空区进行注浆加固施工时主要以锚索和锚杆等作为重要的支护基础，因此在进行矿压监测时可以在巷道表面进行位移情况监测，例如在巷道内部设置观测点，确保每一个观测点之间的合理距离；随后应用十字布点方式，对位移情况进行全面的监测。除此之外，也可以对支护操作过程中的锚杆与锚索进行监测，需要提前设置液压枕，综合分析和采集锚索与锚杆的受力数据以及相关信息，确保巷道为严始终处于稳定状态。由此可以得知，A矿井所采取的诸多支护方案能够有效控制围岩的变形趋势，提高采矿区巷道掘进支护技术的综合水平。

结论：综上所述，煤炭资源是我国经济社会飞速发展的重要资源类别之一，在煤炭的开采过程中需要针对工程采空区的巷道进行有效的掘进支护，因此本文主要分析采矿工程采空区巷道掘进支护技术要素。首先结合某地区A矿井作为具体的研究对象开展分析，其次从巷道顶板注浆加固技术、高冒区巷道支护技术以及采矿区巷道支护技术等方面，论述了具体的巷道掘进支护技术要素，最后分析了该支护方案的可行性，希望能够对当前我国矿井综合整治水平的提升提供必要的帮助。
参考文献：

[1] 邵春瑞. 采矿工程采空区巷道掘进支护技术探讨[J]. 能源与节能,2021(6):128-129.

[2] 陈康. 采矿工程采空区巷道掘进支护技术研究[J]. 机械管理开发,2020,35(9):56-58.

[3] 张建宇. 采矿工程采空区巷道掘进支护技术研究[J]. 当代化工研究,2020(22):53-54.

作者简介：姓名:刘继鹏（1984.01--）；性别：男，民族：汉，籍贯：山东省邹城市人，学历：本科；现有职称：助理工程师；研究方向：矿山开采。

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