关于煤矿开采技术与掘进支护技术的探讨

关于煤矿开采技术与掘进支护技术的探讨

王斌

龙煤集团鹤矿公司益新煤矿， 黑龙江 鹤岗 154107

摘要：煤矿开采与掘进支护技术作为矿业领域的核心议题，其发展与进步直接关系到国家能源安全、经济繁荣以及矿工的生命安全。随着全球能源需求的持续增长和科技进步的日新月异，煤矿开采技术正经历着从传统向智能化、绿色化的深刻转型。掘进支护技术作为煤矿开采的重要支撑，其稳定性与安全性直接关系到开采效率与成本。因此，深入探讨煤矿开采技术与掘进支护技术对于推动我国煤矿产业高质量发展具有重要意义。

关键词：关于煤矿开采技术与掘进支护技术的探讨

引言：

煤矿开采技术与掘进支护技术的持续创新与发展，是推动我国煤矿产业转型升级、实现高质量发展的关键所在。

一、煤炭开采技术

综合采矿技术作为一种高效的煤炭开采方式，在我国煤炭行业中的应用日益广泛。该技术以机械设备为核心，实现了煤炭开采的自动化和机械化。综合采矿技术的优势在于采煤效率高、劳动强度低、掘进速度快，大大提高了煤炭产量。然而，这种技术对煤炭矿区的地质条件要求较高，必须具备坚固的煤层顶部结构和稳定的煤炭储层。在松散煤层和刚性脆弱的煤层顶部结构矿区，采用综合采矿技术容易导致塌方等安全事故。因此，在实际应用中，我们需要根据矿区地质条件合理选择开采技术[1]。普采技术作为一种成本较低、适应性强、应用范围广泛的煤炭开采技术，在我国煤炭行业中也占有重要地位。普采技术使用的设备相对简单，既不同于全人工挖掘，也不同于全机械设备采矿。这种技术适用于多种类型的矿区，尤其适合规模较小的矿区。普采技术的优势在于投资成本较低，对复杂地质条件适应性强。然而，普采技术对安全防范的要求极高，近年来安全事故频发，给煤炭开采带来了很大风险。因此，在使用普采技术时，我们必须加强安全管理，确保从业人员的人身安全。炮采技术作为煤炭开采的常规操作之一，具有悠久的历史。炮采技术以爆破为核心，主要包括爆破、装车和外运三个环节。在国内煤炭开采中，炮采技术已非常成熟，从业人员经验丰富，能灵活运用爆破技术。此外，炮采技术对矿区的地质条件要求较高，不适用于所有矿区。

二、掘进支护技术

喷射混凝土技术操作简单，只需将混凝土材料喷射到岩体或隧道有碎裂的位置，就能有效提升巷道岩体的黏合度，使其与混凝土材料牢固粘结。喷射混凝土作业能迅速恢复岌岌可危的巷道岩体结构，提高其稳定性，同时还能及时防范安全事故的发生。然而，喷射混凝土作业环境存在一定风险，作业人员需做好安全防护措施，确保施工安全。锚杆支护技术在实际应用中表现出良好的效果。施工人员可根据实际需要灵活设置锚杆位置，有效改善作业现场边坡部位的即时力学状态。当边坡土层受到外力影响形变时，锚杆支护技术能产生力的作用，提升土体结构强度，从而加固松动的岩土层。在锚杆支护作业前，需对作业现场进行详细地质勘测，确定岩石分布及岩土层的即时状况，选择最佳方案，确保作业环境安全可靠[2]。

钢筋网支护技术在地质环境有利的情况下，开采作业相对容易，但一旦遇到脆弱的岩石结构和松动的围岩，就可能诱发塌方等严重的安全事故。此时，将高强度钢筋网挂在巷道高处，保证挂网质量，提升网片密度，形成网络式分布，能有效防范岩石掉落给作业人员造成安全隐患，对防范巷道坍塌具有显著效果。

三、煤矿开采巷道掘进支护技术应用案例

以益新煤矿三水平北一石门中组11层煤炭开采矿区为例，煤层的夹矸层层数大于等于三层，厚度均在0.3m以上，煤层地质环境属裂隙发育区域，巷道地形条件较复杂，处于极差的岩层硬度环境，周期性来压会对巷道顶板造成持续冲击，随时可能有垮塌危险[3]。

（一）巷道支护形式选择

针对该矿区巷道地质条件较差、岩层硬度极差的特点，采用锚索锚固是较为合适的选择。锚索锚固具有较大深度，能有效控制顶板覆岩的变形，减轻周期性来压对巷道顶板的冲击。此外，锚索锚固还能将浅表层区域的围岩锁紧加强，形成一个稳定的承载体，从而提高巷道顶板的稳定性。锚网能有效防护易出现碎裂岩体的部位，防止掘进作业产生的扰动以及矿压的起伏不定引起碎石垮塌掉落。结合锚杆、锚网及锚索等多种支护形式，可以形成一个统一性强且灵活的施工方案，充分发挥围岩深层承载能力，减轻浅表层岩体和锚杆支护结构受到的破坏力。然而，传统的巷道掘进作业中，临时和永久支护是串行式的，效率低下且安全防护性能不良。针对这一问题，施工方案应进行改进，将永久与临时两种支护形式合并，同步实施钻机位置移动、钻孔、机械掘进及锚网作业。这样，不仅省略了临时支护作业工序，还提前实施了永久支护，压缩了支护作业时长，减轻了作业强度，提高了支护效果[4]。

（二）主巷支护结构优化

设计上以矿压在极端条件下的极限值为基准，精选22mm直径的螺纹钢锚杆，其纵横间距精确设定为1000mm，确保了支护的密集性与均匀性。同时，通过精确控制锚杆与底板、顶部的间距在500mm，并调整锚杆与底板的夹角在10°-15°之间，有效提升了支护结构的适应性与稳定性。锚索布局上采用了3-4-3的布置模式，不仅确保了锚索之间的合理间距（2000mm），还强化了巷帮的支护强度，每排三根锚杆的设置进一步巩固了巷道的整体稳定性。特别在巷道右边，我们特别加大了锚索的间距（2200mm）与排距（2000mm），以适应更为复杂的地质条件。此外，注重锚固作业的质量，确保锁具在锚索尾部的安装牢固，锁紧力达到或超过250kN，从而构建起锚杆、锚索与锚网三者紧密相连的一体化网络。这一优化后的支护结构，不仅显著提升了巷道的承载能力，还有效降低了巷道变形与冒顶的风险，为大型巷道的安全高效开采提供了坚实保障。

（三）应用效果分析

在选定的矿区井下煤炭开采掘进作业面中，由于地质条件复杂且不稳定，特别是存在断层区域，使得掘进作业的安全性和效率面临巨大挑战。技术人员通过现场勘测，对比了传统与新型掘进支护技术的应用效果，结果令人振奋。新型支护技术在顶板下沉量、底部鼓起量及两边侧帮移动接近量等关键指标上均表现出色。数据显示，顶板下沉量在初期迅速增长后逐渐趋于平稳，最终较未优化前下降了76.2%，有效遏制了顶板下沉对作业安全的影响。同时，两边侧帮的移动接近量也呈现出类似趋势，尽管初期有所增长，但增速逐渐放缓，最终降幅高达91.1%，大大减少了巷道变形对掘进作业的影响。此外，底部鼓起量也得到有效控制，降幅达到79.1%，进一步提升了作业面的整体稳定性。

结束语：

综上所述，面对日益复杂的开采环境和不断提高的安全生产要求，我们必须坚持创新驱动，加强技术研发与应用，不断提升开采效率与支护效果。同时还应注重环境保护与可持续发展，推动煤矿产业向绿色、低碳方向转型。展

参考文献：

[1]张永,鹿艳东. 复杂地质条件下煤矿开采掘进支护技术探析 [J]. 内蒙古煤炭经济, 2024, (14): 70-72.

[2]牛施开. 关于复杂地质条件下煤矿掘进支护技术要点及应用难点研究 [J]. 内蒙古煤炭经济, 2024, (12): 10-12.

[3]崔治国,崔璐玮. 煤矿开采技术与掘进支护技术探究 [J]. 当代化工研究, 2024, (11): 110-112.

[4]董广路,孙立虎. 复杂地质条件下煤矿开采掘进支护技术的应用 [J]. 冶金与材料, 2024, 44 (05): 127-129.