煤矿开采技术与掘锚工艺及支护技术分析

煤矿开采技术与掘锚工艺及支护技术分析

徐文刚

  弥勒市康和宏源煤业有限公司

摘要：在开展煤矿开采作业过程中，需要根据相关施工要求制定合理掘锚支护方案，能够合理选择支护技术，从而最大程度保证矿区地质结构安全性。为此，笔者将要在本文中对煤矿开采技术与掘锚工艺及支护技术进行分析，希望对促进我国煤矿开采事业发展，可以起到有利的作用。

【关键词】：煤矿开采技术；掘锚工艺；支护技术

1巷道顶板锚杆支护技术介绍

   1.1悬吊理论。根据悬吊理论，巷道锚杆锚索所起作用包括：需要对巷道顶板中较为软弱岩层进行处理，保证这部分岩层依附于稳固岩层上，并通过锚索锚杆力起到支撑巷道顶部的作用。在使用锚杆锚索对巷道进行加固的过程中，应该保证锚杆和锚索的锚固力大于悬吊岩体的重力，并保证锚索深入顶板岩层一定深度【1】。在实际处理软弱围岩过程中，需要使用锚索和锚杆对顶部碎岩石进悬吊处理，避免岩石碎屑掉落情况的发生。

1.2组合梁理论。可以在各岩层中设置锚杆和锚索，让锚杆与锚索组成梁，然后利用组合梁对巷道顶板进行加固。锚杆和锚索经过岩层之后，可以增大各层之间的接触压力，避免岩层之间发生离析问题。在使用锚杆与锚索形成组合梁之后，可以保证岩层之间的抗剪强度，避免岩层间出现相互错动的情况。根据相关研究表明，组合梁厚度越厚，梁内部压力越小，梁的挠度就会逐渐减少，组合梁的支护保护作用就会更加显著。

1.3减跨理论。根据减跨理论，通过合理使用掘锚支护技术，可以对煤矿巷道进行加固支护，使用锚杆和锚索固定在稳定岩层内部，使用锚索和锚杆对巷道顶板进行划分，可以直接将其划分为几个小跨，然后使用多个小跨组成连续墙结构，进一步减少顶板下沉量，起到提升围岩稳固性的作用。

1.4最大水平应力理论。根据相关研究显示，矿井岩层垂直应力通常要小于水平应力，水平应力具有明显的方向性，通常会沿着层理方向分布。受到水平应力作用，岩层容易出现离析、水平错动及巷道两帮收缩的问题。为了有效避免这些问题的发生，就需要使用锚杆和锚索抑制岩层膨胀与离析的问题，将岩层变形量控制在合理范围之内，这主要是因为锚杆和锚索具有非常强的抗剪力以及强度，能够对围岩起到一定的约束作用。根据上述问题研究可知，在实际使用掘锚支护技术中，需要根据岩层厚度来确定锚杆的支护技术参数，最大程度保证掘锚支护效果。另外，在开展巷道掘进作业中，需要及时检测顶板岩层变化，能够根据岩层厚度和强度变化，来调整锚杆支护技术参数，最大程度保证巷道支护效果。在实际开展采矿作业中，一旦出现支护强度过剩或者冒顶问题，很容易对煤矿造成较为严重的污染现象。为了有效减轻该问题，就需要在设计支护方案中，及时掌握顶板岩层信息，然后开展针对性设计，最大程度保证掘锚支护施工质量和效率。

2煤矿开采与掘进支护技术应用

   2.1支护设计总体原则。在开展矿井掘锚支护设计作业中，应该采取措施避免顶板发生弯曲和破坏情况的发生，岩层之间不得出现离层现象。在部分矿井作业中，直接顶与顶板煤层之间的粘结力较少，再加上巷道跨度过大，很容易导致顶板离层现象发生，一旦顶板重量过大，会进一步导致顶板发生弯曲变形现象，对开采作业顺利进行，带来严重的影响。另外，一旦在工程设计中不能充分考虑巷道跨度和顶板自重，往往难以保证支护方案设计合理性，在具体操作过程中，锚索、锚杆容易对顶板施加不合理的约束力，最终导致岩层内部膨胀变形应力过大，难以保证顶板刚度，为离层冒落情况发生，埋下隐患。因此，在开展工程设计与施工作业过程中，应该对这些问题引起足够的重视【2】。另外，在工程设计中，还应该充分考虑巷道顶部与底板容易被拉断的问题。在部分矿井中，由于巷道跨度过大，底板与巷道顶部出现了较大的水平应力，一旦超过顶板和底板的抗拉强度，顶板和底部就会出现破坏问题。因此，在开展工程设计中，需要做好巷道顶板、底板水平应力检测分析工作，在详细掌握相关参数后，再开展针对性的设计。在开展矿井掘锚支护设计与施工作业中，应该避免出现巷道顶角处因为抗剪破坏导致整体切落情况发生。在矿井中，一旦巷道跨度过大，底板岩层强度难以得到保证，巷道四角处压应力往往较大，一旦应力重新分布，巷道四角就会出现剪切破坏的问题。因此，在开展工程设计与开采作业中，应该采取措施来提升周围围岩强度，保证两帮支护强度，避免出现严重切落现象。

2.2锚杆支护方案设计。为了保证矿井围岩结构稳定性，提升煤矿开采安全性，有必要将高强度、高预紧力锚杆支护技术应用到矿井作业中，使用锚杆和锚索来稳固围岩结构，避免围岩出现严重变形、岩层脱落情况。为了保证掘锚支护效果，就需要作业人员采用专业算法计算不同排距、锚杆间距对围岩变形产生的影响，能够根据围岩实际厚度确定支护参数，最大程度保证支护方案设计可行性。在具体开展掘锚支护施工作业中，需要合理设计锚杆排距和锚杆长度。为了保证整体支护效果，施工作业过程中需要根据工程实际情况来选择液压掘进设备，并在掘进过程中能够采用边坡支护方式来提升围岩稳固性。在使用综掘机开展掘进作业中，可以采用多种技术同时使用的方法来提升施工作业安全性

【3】。在开展掘锚施工作业中，还需要根据相关数据信息来计算出支护临界点，保证支护体系科学性。另外，在开展掘进施工作业中，还需要对天气、地下水、地形地貌等因素综合进行考虑，制定必要的应急预案，为掘锚和支护施工作业顺利开展，创造必要的条件。

2.3先进的掘进支护技术包括多种方法和设备，用于在地下工程中确保隧道或矿井的安全和稳定。这些技术可以提高工程效率，减少安全风险，并延长地下工程的使用寿命。一些先进的掘进支护技术包括：1. 岩石锚杆和锚索：通过在岩石中安装锚杆和锚索来增强地下工程的支护，防止岩石坍塌和滑坡。2. 地下混凝土喷射：利用喷射混凝土技术在地下工程中形成坚固的支护结构，提高地下空间的稳定性和承载能力。3. 地下钢支撑：使用高强度钢材制作支撑结构，用于支撑地下工程的顶部和侧壁，防止地层塌方和坍塌。4. 地下爆破技术：通过控制爆破过程，清除地下岩石，并确保地下工程的安全和稳定。5. 人工地下隧道掘进机：利用先进的隧道掘进机械设备，可以在地下工程中快速、高效地进行掘进和支护工作，减少人工操作的风险和工程周期。这些先进的掘进支护技术在地下工程中发挥着重要作用，可以提高工程施工质量，保障工程安全，并减少对环境的影响。随着技术的不断发展和创新，相信在未来会有更多更先进的掘进支护技术出现。

结语

综合上述情况来看，煤矿开采与掘锚支护施工技术应用具有一定的复杂性，容易受到天气、技术等各种因素的影响。为此，相关施工单位应该能够根据矿区具体水文地质情况，采用更加合理的掘进设备和支护方式，保证掘锚支护效果。

【参考文献】

[1]王晋. 煤矿开采技术质量与掘进支护技术研究[J]. 中国石油和化工标准与质量,2021：22-23.

[2]孔川. 煤矿开采技术与掘进支护技术研究[J]. 内蒙古煤炭经济,2020：37-38.

[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,2021：77-78.