煤矿开采技术与掘进支护技术的探析

煤矿开采技术与掘进支护技术的探析

高铜：高艺逢：贾圆

610203199001124617

610221199607067437

610422198408152279

摘要：在经济高速发展的同时，人民的物质生活也在逐步改善，这使得我们对资源的需求越来越多。煤矿安全生产和生产环境有很大的联系，因此，煤矿安全生产受到了社会广泛的重视。为更好地保证煤矿的安全，有关部门应积极推广和应用新的煤矿采掘工艺和巷道支护技术，以使煤矿生产中的安全风险得到有效降低，为社会提供优质的煤炭资源。营造稳定、安全的施工环境，不但关系到煤矿的生产效率与品质，更关系到全体作业人员的生命、健康与安全。

关键词：采掘；煤矿开采技术；掘进支护技术

引言

煤矿采掘是一种高度专业化的工作，但是整个环境的安全程度并不高。为了保证人员的安全，必须要指导工作人员运用先进的技术和设备来进行采掘活动，严格按照国家发布与煤矿项目有关的政策、规程、规范进行开采设计。因此，为了进一步提高煤矿发展的稳定和安全，煤矿开采和支护技术的应用要根据现场的具体情况而定，对采用的技术要进行针对性选择，进而提升煤矿开采作业效率，最大限度的降低安全风险。

1中国煤矿开采技术存在的主要问题

1.1安全系数较低

煤炭作为中国的主要能源资源，对国民经济和社会的发展起着举足轻重的作用。在开采过程中，尽管在技术水平方面取得了进步，但是与发达国家相比还存在一定的差距，无论是生产效率还是生产过程安全性均存在不同程度的差距，例如，在煤矿生产过程中，由于各种原因，煤矿作业人员的健康与安全得不到保证，同时也给煤炭企业带来很大的损失。所以，如何在保证安全的前提下，最大限度减少安全事故的发生率，就成为了煤矿安全生产中的一个重要课题。目前，我国煤矿安全生产中存在着许多安全隐患。

(1)煤矿有关部门没有给予足够的关注，造成了不能完全把握煤矿生产工艺的关键，从而造成了施工中容易出现各类安全事故。

(2)在采矿之前，有关人员没有把安全设施建设工作做好，致使施工中的安全设施没有建立起来，从而造成了安全事故。

(3)没有一套针对采掘作业的安全管理体系，没有一个完善的管理体系，将严重影响了煤矿未来的发展。

1.2对水资源、环境造成破坏

在煤矿采掘过程中，不可避免地会引起地下结构的变动，进而对水资源赋存规律造成一定的损害。也会对周围的地下水产生一定程度的污染，采空区黄泥灌浆、地下水位的降低等。同时随着煤矿开采的持续进行，将形成大量的采空区，从而引起周围地表植被岩溶的塌陷、地面塌陷、裂缝、滑坡和泥石流等渗透条件的变化、含水层破坏或边界条件改变，产生人为导水通道，增大了含水层间的水力联系，地下水地球化学环境由封闭变得相对开启，天然的还原状态变为开放的氧化状态，煤层中含硫较大，同时伴生有较多的黄铁矿结核，在氧化状态下，水中溶解的氧与黄铁矿发生作用，形成易溶于水的硫酸亚铁。这对周围群众的生活和财产安全构成了极大的威胁。为此，煤矿企业有必要对采后地层进行加固处理，以减轻采掘工艺选用不当所带来的不利影响；在现有基础上，继续加大科技研发力度，并采取相应的对策，使受到污染的水资源、地面植被得到最大程度的恢复。

2煤矿开采技术分析

2.1新型机械化开采技术

目前，采煤新工艺已经被广泛采用。采用新型机械化开采工艺，减轻了工人劳动强度，提高了生产效率和安全性。它是一种采用液压支架，集电液控制系统为一体，由采煤机来实现破碎、装煤和机械化运输等一系列作业。传统的机采工艺采用的是一种单滚筒和双滚筒的采煤方法，其中，双滚筒采煤法是我国目前最常用的一种采煤方法。双滚筒采煤法的优点是可以进行单向切煤，并提高了装煤率。该工艺具有对采矿环境适应性强、适合复杂地形等综合优点，在煤矿井下生产中具有广阔的应用前景；而且它的设备造价低廉，具有很高的性能价格比。为了更好的提高生产效率，改善作业环境，在煤矿生产中，常采用组合式机械方式。

2.2煤矿智能化开采技术

2.2.1智慧煤矿物联网技术

2.2.1物联网位置服务

超宽带技术主要是利用纠偏算法，对不同的煤矿环境或者面对不同的开采条件计算出煤矿环境、温度、介质条件；在协同定位平台中借助激光雷达或者惯导等对不同介质进行协同定位；定位基站的功能是定位计算，即针对人员的位置或者设备的运行等进行计算，以了解当前设备运行的状况，提升煤矿开采工作的安全性。

2.2.2物联网云计算服务

该服务中最为关键的技术就是分布式计算技术，这一技术对构建大数据计算框架提供了数据上的支撑，如：在构建综放工作面时，通过应用这一计算框架，制定数据的分析引擎，专家根据数据分析的结果（这些数据主要有音频数据、空间的各项数据、时序数据或者大数据信息管理时出现的数据）做出判断。标准算法库进行开发，能够分析分类数据或者回归等大数据；可视化的工具，为各设备控制节点提供云计算服务或者边缘计算服务等。

2.3智能化综放工作面关键技术

智能化无人综

放技术是无人机开展的一系列作业任务。这一技术难点在于使用时需要增加和引进先进的远程遥控技术，这一技术融合了多种关键技术，如：自动化技术、检测技术、视频技术、计算机技术和通信技术等，其实是多种技术的综合应用。

2.4煤矿机器人

煤矿开采作业较为复杂，在开采时不可避免需要井下人工开展作业，这不仅会增加危险性，还会降低工作的效率。因此，煤矿开采过程中利用机器人替代井下作业或者应急救援人工作业等已经成为未来智慧煤矿的新趋势，究其原因，煤矿开采过程中造成的人员伤亡越来越多，利用先进的技术开展煤矿安检和管控，对及时采取应急救援发挥着重要作用。极端复杂环境机器人的设计和应用，赋予了机器人感知的能力和防爆、导航、避障、路径规划、自救等方面的功能。

2.5煤矿普采工艺

目前，我国煤炭开采普遍采用的是普采方式，并且不需要进行费用预算。普采技术与传统的手工采矿有很多类似之处，其主要依靠的是人工，并且没有受到矿山的地质条件的约束，能够更准确、更有效地完成采矿工作，在节约成本的前提下，还能确保采矿的质量。目前，我国煤炭企业普遍采用传统的煤炭开采方式，其生产过程中存在着大量的安全隐患，导致其在生产过程中存在着严重的安全隐患，严重制约了煤炭工业的发展。

3煤矿掘进支护技术分析

3.1锚杆临时支护和U型棚支护技术

由于煤矿地质条件相对复杂，生产中存在着许多不确定性因素，增加了掘进的难度。在掘进期间，由于围岩的反复摩擦与挤压，工作面极有可能发生破碎，片帮、从而引起顶板塌陷，严重时会影响掘进效率，严重时还会危及矿工的生命安全。为有效防止以上问题，必须充分发挥支护技术的作用，单纯采用 U形棚支护，很难取得理想的支护效果，所以，在实际支护操作中，一般采用 U形棚支架与锚杆临时支护组合，极大地增强了顶板的支护强度，增强了巷道围岩的安全与稳定。

3.2直接破顶支护技术

在煤矿开采中，如果顶板是软的，在开采过程中极易产生移动与坍塌。为此，提出了一种采用直接破顶支护的方法来实现其破顶作业的方法。直接破顶支护是指使用掘进机强力破断顶部，有效地破坏采动期间的不稳定部位，保留稳定的顶板围岩，再按实际条件对其进行强化支护，既能改善顶板的稳定性，又能保证掘进作业的安全。应用该方法时，必须准确判定顶板的强度及断层落差，在顶板强度小于5 kPa、断层落差不大于2米的情况下，施工过程中，岩层极易碎裂，给支护带来困难。而在顶板强度大于5 kPa，断层落差大于2 m的情况下，顶板可能发生离层，该支护方法可以达到最优支护效果。在工程实践中，对于倾角较大的巷道，一般采用直接破顶支护，才能更好地发挥其支护效果。

结束语

总之，煤炭工业在国家经济发展中占有举足轻重的地位，是一个非常重要的传统能源产业。在科技快速发展的今天，煤炭工业需要进行创新，加大对设备的改造与更新，使生产的质量和效率达到最优，还要保证矿工的生命安全。煤矿企业应该主动地对目前的煤矿生产状况进行探讨和研究，同时还要加强对周围环境的监控，适时地对煤矿采掘工艺和巷道支护工艺进行改进，使煤炭资源得到高效利用，促进煤炭工业的可持续发展。

参考文献

[1]袁昌模.基于煤矿开采技术与掘进支护技术的探讨[J].内蒙古煤炭经济,2022(6):32-34.

[2]郭连伟.煤矿开采技术与掘进支护技术探索[J].内蒙古煤炭经济,2022(1):48-50.

[3]李隆峰.煤矿开采技术与掘进支护技术研究[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(20):180-181.

[4]王芳林.煤矿开采技术与掘进支护技术的分析[J].山西化工,2021,41(5):137-139.

[5]薛睿博.煤矿开采技术与掘进支护技术研究[J].矿业装备,2021(4):8-9.

[6]焦飞飞.煤矿开采技术与掘进支护技术的探讨[J].当代化工研究,2021(14):12-13.