煤礦井下掘進技術的研究

高陽

摘 要：煤炭的井下開采需要掘進大量巷道，目前主要采用鉆眼爆破法和掘進機掘進的方法。本文介紹了影響我國煤礦井下掘進技術的因素以及掘進時采用的支護方式，對提高煤礦掘進技術的效率和安全性奠定理論基礎。

關鍵詞：掘進；支護技術；影響因素

中圖分類號：TD23 文獻標識碼：A

煤炭資源是我國國民經濟發展的主要資源，我國煤炭資源的儲量也非常豐富。從煤層分布來說，大部分煤炭都是埋藏在地下，需要采用地下采集的方式進行開采。隨著煤礦開采技術的不斷發展，出現了很多適用于煤礦開采的高新技術設備。據統計，2008年以來我國煤礦巷道的掘進尺度總量達到了800萬m以上，在這個數據中通過煤巷進行的大約有70%，通過煤巖巷進行的大約有20%，剩下10%是通過全巖巷掘進得到的。隨著綜掘技術的不斷進步，煤炭巷道綜掘月進尺已達500-700m。對煤炭業來說，采掘技術高低是提高煤礦生產效率的重要保障。重視對采煤過程中掘進技術的研發，對推動新型煤礦采掘技術的應用創新以及提高煤礦的工作效率和安全防護具有重要的意義。

煤礦巷道的掘進是一項系統性的工程，在實際應用過程中會受到多個因素的影響。為了保證生產過程的順利進行，就要采取合理的措施以保證掘進的正常進行和生產作業的質量和安全。

1 影響煤礦掘進技術的因素

1.1 地質條件

在煤礦開采過程中，煤礦所處的地質條件的優劣直接影響著掘進的效果。這包括了巖層的硬度、煤礦挖掘中涌水量的多少以及礦井中瓦斯含量的多少，這些都對掘進效果有著直接的影響。良好的地質條件會加快煤礦掘進的速度，如在煤礦巷道頂板穩定和支護良好的條件下，只需進行臨時支護就可以進行掘進，在掘進后再行設置永久支護，大大提高了掘進機的工作效率。

1.2 掘進設備

掘進技術發展帶來掘進設備迅速發展，在國內掘進設備的種類比較齊全，但是綜合性能較差，自動化水平不高，影響掘進技術的提高，甚至出現各種嚴重的安全生產事故。為了提高掘進的安全性，國外研發了新型的掘進設備，采用掘錨機組等來完成快速掘進的工作，在很大程度上提高了實際生產過程中掘進的效率，與此同時也提高了掘進過程中的機械化水平。

1.3 施工工藝

目前國內能夠進行煤礦掘進的設備非常少，技術和施工工藝較落后，嚴重影響煤礦井下掘進速度。由于沒有專用的掘進設備，井下掘進時要進行大量支護作業，占用大部分掘進作業時間。即便采用目前比較先進的錨桿、錨噴以及錨梁網技術，在很大程度上降低了支護流程，但是由于掘進和支護項目的分離，嚴重影響了掘進速度的提高。

1.4 施工組織管理

國內煤礦企業中還存在著較大的管理問題，由于管理者水平限制，掘進過程中沒有進行科學和規范的管理，盲目追求掘進進度，沒有注重掘進的質量和規程，為以后工作帶來安全隱患，進而影響了整個掘進作業的效果。

2 掘進中的支護技術

在巷道掘進作業中，支護水平直接影響著掘進作業的速度和效率，因此必須注重巷道作用中的支護技術。目前經常應用到的支護技術主要有單一支護，聯合支護，主動支護以及被動支護。錨桿支護屬于主動支護形式的一種，在支護過程中它將支護跟圍巖構成一個整體，這樣圍巖和支護就能夠充分發揮自身的優勢，共同承載壓力的作用。正是基于這個特點，錨桿支護在煤礦巷道掘進中得到了非常廣泛的應用。

2.1錨桿支護

錨桿支護中的桿柱是由不同材料的物質構成的，如金屬件和木件等，在支護時將桿柱打入巷道中預先設定好的孔洞內，利用錨桿自身結構的特點實現圍巖跟穩定圍巖的結合，起到懸吊和增強的作用，實現錨桿支護的目的。錨桿支護屬于主動式的支護方式，在煤礦井下掘進中能夠有效的保障煤礦生產的安全，并且具有支護簡單、施工簡單和便于機械化操作等一系列優點。采用錨桿支護方式不能實現圍巖的封閉，無法防止圍巖的風華以及各錨桿之間裂隙巖石的剝落，在實際生產中還存在著一定的局限性。

2.2聯合支護

聯合支護是將兩種或兩種以上的支架組合在一起共同維護圍巖穩定性的一種支護手段。目前常用的聯合支護方式主要有錨噴支護、錨網支護和錨噴網支護三種。其中錨噴支護是將錨桿與噴射混凝土聯合在一起的支護方式，錨噴支護方式安全性高且花費較少，被廣泛應用在巷道掘進工作中。錨網支護是將金屬網跟錨桿支護聯合在一起，共同完成支護功能，金屬網用托板實現跟錨桿端頭的連接和固定。錨噴網支護則是上述三種材質的組合的支護形式，其中金屬網的作用是使混凝土能夠形成一個統一的整體，提高其抗震能力和抗拉強度，在松軟破碎的巖層以及穩定性較差的圍巖中也能夠起到很好的支護效果。

采用單純的錨桿支護，所需要的支護費用非常多，工序也非常復雜，工人所要付出的勞動強度比較大。聯合支護的方式中使用了錨桿和金屬網相結合的支護方式，金屬網利用其特有的柔韌性非常容易實現跟巖層的貼緊，這樣在工作過程中就能夠承受較小的載荷，達到最大的支護效果。聯合支護的方式還有效的解決了支護成本高的問題，如果采用聯合支護，每米巷道中的支護費用比單獨采用錨桿支護能夠降低1000元左右，這在整個煤礦的支護中是非常可觀的一筆費用。于此同時，聯合支護還能夠大大降低支護過程中的人力和物力，成為目前應用比較廣泛的一種支護方式。總之，在未來煤礦掘進時要根據巷道的實際情況，選擇合適的聯合支護方式，以達到提高掘進工作效率、降低掘進成本和改善掘進環境的效果。

結語

隨著科學技術的快速發展，煤礦掘進技術也得到了飛速的發展，但是與西方先進國家相比還有很大的差距。本文介紹了影響煤礦掘進技術的因素，以及煤礦掘進中經常采用的錨桿支護和聯合支護方式，通過對兩種支護方式的對比，得到了聯合支護方式在煤礦掘進中的優勢，為煤礦企業經濟效益的提高提供了理論基礎。

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