煤矿开采工程巷道掘进和支护技术

煤矿开采工程巷道掘进和支护技术

齐春生

230822197406305813   黑龙江  七台河  154600

摘要:煤矿巷道掘进是一个系统性强且极为庞大的工程项目，在施工期间存在很多影响因素，合理组织巷道施工不仅能提高巷道的安全性，还能加快作业人员的施工速度。随着煤炭开采的强度不断增大及埋深的增加，地质条件也变得更加复杂，在此形势下，煤矿企业开展的巷道支护工作也具有更大的难度。

关键词：煤矿开采工程；巷道掘进技术；支护技术

中图分类号：TD263文献标识码：A

引言

在实际进行巷道掘进工作中，实际的掘进方向通常都是按照矿场中煤炭的含量以及走向来决定的，并根据计划的内容开展掘进工作。在掘进过程中要根据实际的现场环境来科学的选择技术手段，需要将掘进路线以及周围的岩体进行粉碎，这样才能够保证施工人员以及设备可以进入开展作业。如果掘进的巷道不能够保持稳定的状态，势必会影响到煤矿的开采以及运输，也关乎着施工人员的人身安全。

1 掘进支护技术与煤矿开采的特点

煤炭开采工作将受到许多环境因素的影响。其中，地质环境因素对煤矿开采工作的影响较大。如果煤矿所在地区的地质条件较为复杂，那么随着煤矿井深度的不断增加，对周边地质结构的破坏程度也会随之增加，而这就会严重影响煤矿顶板岩性，进而这些矿井围岩需要承受更大的应力，而这就极大地增加了煤炭开采的难度。与此同时，围岩的稳定性也会受到较大的影响，不稳定的围岩会增加开采事故的发生概率，给开采单位造成巨大的经济损失，因此必须要对支护工作进行强化，以此来提高围岩的稳定性。在对煤矿进行掘进的过程中，需要对矿井进行相应的维修工作，而这就极大地提高了工作量。而如果不对矿井进行维护，那么就会降低围岩的稳定性，结构的松软度就会增加，同时围岩的性能在掘进的过程中受应力的影响会大幅度降低，围岩甚至可能会破碎，而这就极大地提高了建设煤矿巷道工作的施工难度，严重影响了煤炭的开采效率。

2 煤矿巷道掘进支护工作存在的问题

2.1 掘进与支护技术缺乏合理性

一些煤矿企业只关注他们能获得多少收入。为了节省资金，他们将采用技术水平低或经济成本低的支持技术。然而，每种类型的材料要求不同。以石炭-二叠系煤层为例。其特征是结构松散，结构柔软，断层构造众多。这种煤层需要优质材料来完成支护工作。所以，施工单位开展支护施工的相关活动中中，必须要按照实际的煤层属性等因素去决定材料的标准，确保支护施工能够有效的开展。在进行支护施工中也会运用设计方案作为指导，方案的制定一般都是由设计部门完成的，但是一些设计部门没有对实际情况进行考察，在进行设计中没有考虑到巷道实际会承受的压力以及巷道顶板围岩的情况，尤其是在施工现场中会存在断层碎裂带，对此部分的设计方案并不严谨，这会为未来的工作带了不可避免的麻烦。通常情况下，企业会使用很多方法，比如，一些企业会在采取通风以及防突出等方案去减少工作的难度，同时还可以增强巷道当中的掘进效率。

2.2 冲击地压问题

随着煤矿开采深度的增加，地下工程岩土的岩压力增大，在一定条件下，巷道容易发生岩爆。岩爆是由累积在巷道围岩中的弹性变形能瞬时释放引起的一种距离动态现象。在发生冲击地压时，常常伴随着煤岩体的高速抛出，严重的还会引发矿震，对煤矿巷道的破坏极大。目前，冲击地压已经成为煤矿安全开采过程中所面临的一个重要难题。冲击地压防治困难主要体现在两方面，一方面是冲击地压发生的机理不明确，导致有时需要防治的区域面积过大；另一方面是现有的支护手段对于冲击地压的防治效果尚不明确。在进入深部开采后，很多矿井经过鉴定都具有冲击危险性，这使得在巷道掘进时需要采用更多的安全支护措施。

2.3 机械设备因素

支护设备和各种机械设备也是影响井下巷道快速成型的重要因素之一。当前，随着我国煤炭行业的不断发展和进步，所应用到的机械设备也越来越科学先进，采掘作业速度及质量均得到了有效优化。但实际应用过程中，如果只是单一的应用某一种设备，可能无法达到预期应用效果，往往涉及到多种设备协调作业。除此之外，在机械设备应用过程中，针对机械设备的检修维护不够及时，不能保证设备的开机率，也制约巷道快速掘进的应用效果。

3 煤矿巷道掘进施工与支护技术的应用

3.1 对锚杆支护技术的应用

如今，锚杆支护技术已经在矿井巷道施工以及挖掘作业中获得了广泛使用，在该技术的作用下，煤炭的挖掘质量和进度都大幅度提升。该支护手段能对锚固区域的巷道围岩离层等问题有效控制，还能避免问题变得更加严重。在实践作业的过程中，企业要确定锚固区域的巷道围岩所受的压力是固定的，这不但能减小围岩的拉伸强度，还可避免围岩出现变形和裂缝。在巷道支护标准效果中，对锚杆支护设施的强度有着严格要求，因为施工会受到预应力影响，所以作业人员要结合围岩情况有效稳定预应力。在实际应用的过程中，煤矿企业必须使用应力较大的高强度锚杆进行巷道的支护作业，这样便可最大限度的降低围岩形变以及应力提升的概率。除此之外，锚杆预应力的提升还会对支护的效果产生极大的影响，所以，作业人员必须使用钢带以及托板等辅助作业。

3.2 高强支护

高强支护在施工过程中拥有诸多优点，并且凭借这些优点在煤矿开采工作中得到了广泛的应用。高强支护技术的特点主要有以下几点：一是实施该技术的过程中能够加固煤炭开采的工作面，进而在很大程度上提高了煤矿巷道的稳定性。二是该支护技术有着非常强的环境适应能力，并且在操作时较为简单，所需花费的成本也较低。三是该支护技术所需要的相关构件较为简单，施工人员对其进行携带时比较方便，并且对这些构件进行组装时也比较容易，不需要繁琐的工序，而这就极大地缩减了工作内容，减少了施工人员的工作负担。四是使用该支护技术，巷道几乎不需要进行后期的维护，这样就能够有效地降低巷道的维护量，从而降低巷道维护成本，提高企业的经济效益。

3.3 采用掘锚一体机进行施工

在煤矿巷道施工过程中，很多巷道依然采用锚杆进行支护。因此，在巷道综掘过程中，可以优先考虑掘锚一体机进行施工作业。例如天河科技自主研发的四臂掘锚护一体机，在悬臂式掘进机平台上增设了钻机系统、除尘系统、支护系统等组件，实现了巷道快速掘进、锚固、除尘、临时支护等功能。这样可以大大减小支护工艺的复杂性，进而加快巷道的掘进速度。与此同时，还应该考虑到煤矿地质条件的变化，以及对掘锚一体机应用的影响，并制订相应的保护措施。

3.4 更新临支护技术

必须及时更新和维护隧道设备。目前，科学技术水平不断发展和提高，设备种类繁多。如果出现任何问题，即使不能及时提出正式解决方案，也必须采取紧急措施。比如矿场中碰到顶棚不稳定的问题，这时就可以运用大量的木架，将木架安装在巷道上完成支护工作，不仅如此还要搭配木棚进行建设。上述两种材料重量较轻，安装起来比较简单，并且还可以按照不同的环境进行一定的调整。但是由于只是应急方案，木架的强度并不高，并且还没有良好的防火性能，只能够用来临时解决问题，之后还是需要将材料改成混凝土。

结束语

随着生产力的不断发展，我国对煤炭的需求量正在逐年上涨，在这种背景下，我国的煤炭开采规模正在逐渐扩大，而这就极大地增加了煤矿矿井掘进工作面的数量，有关人员要高效做好技术创新工作。

参考文献

[1] 张建刚.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].机械管理开发，2017，32（2）：61-62.

[2] 许忠.煤矿巷道快速掘进及高效支护技术标准的探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2019,(15):9-10.