煤炭采礦工程巷道掘進和支護技術的應用分析

魏文祥

摘要：由于地質條件更為復雜，在煤礦開發過程中難度與強度都在不斷加強，并會受到高地應力帶來的影響，從而導致巷道支護難度加大。本文在對煤礦巷道掘進技術與支護技術分別做出介紹分析的基礎上，來結合實例，對支護技術進行探究。

關鍵詞：煤炭；采礦工程；巷道掘進；支護技術；應用分析

引言

煤礦巷道掘進與支護作為煤礦開采的核心環節，受施工環境、設備與技術影響存在很多問題。挖掘施工屬于實踐操作，更多的是針對煤礦采礦施工，讓地下巷道實現挖掘與規劃目標。巷道空間要以周邊煤層與巖體為基礎，通過支撐保護巷道空間，從而為煤炭運輸與開采提供有效條件。

一、采礦工程巷道掘進方式分析

采礦工程中巷道掘進方式較多，包括掘錨一體化掘進、大斷面連續采掘、綜合機械化掘進等，不同的掘進方式所用的設備以及施工要點存在較大差別。其中掘錨一體化掘進方式是一種基于采礦機與掘進機發展而來的新系統，作業中可有效協調錨固、掘進作業，大大提高掘進作業效率，因此，被廣泛應用在采礦工程中。大斷面連續采掘指借助專業掘進設備進行掘進作業，采用連續式或間斷式進行開展運輸作業。綜合機械化掘進方式運用通風除塵設備、掘進機、運輸機等構成的機械化掘進系統開展掘進作業，作業中需要結合巷道掘進作業要求，選取合理的掘進機型號。為保證掘進作業的順利開展，采礦單位應明確不同掘進方式的適用情景，對采礦工程地質資料進行充分的分析，應用最佳的掘進方式。

二、巷道掘進過程中需要注意的問題

在實施巷道掘進過程中需要使用對應的機器，一般利用煤礦巷道掘進機，這種機器在掘進過程中能夠發揮出強大的作用，巷道掘進機可以快速完成巷道掘進，在巷道掘進的同時配置相關的煤炭運輸設備，就可以將開采的煤炭迅速通過傳送帶運輸至地面，完成煤炭開采的基本環節。這個過程需要合理搭配各個環節，包括巷道掘進、煤炭開采及運輸，從而形成一個快速高效的工作流程，有助于提高煤炭開采效率。由于巷道掘進涉及到多個方面，需要綜合考慮當地的地形條件及外部地形情況，因此在實施巷道掘進前需要根據煤礦實際情況進行科學規劃，規劃內容需要充分考慮巷道掘進過程中需要使用的機器及容易出現的安全問題，基于此，需要在巷道掘進的同時及時做好巷道支護操作，從而有效保證巷道空間的穩定性，為煤炭開采和運輸做好準備。當前在具體煤炭采礦工程中，一般都會使用錨桿支護技術，通過對巷道的有力支護，從而有效提高巷道掘進速度及質量，同時也為后續的巷道支撐工作做好準備。

三、支護技術

煤礦巷道掘進中，必須結合周邊環境，擬定有效的頂板支護方案。其中，預留煤柱作為核心巷道支護形式，下區段始終處在回風狀態，上區段處在運輸狀態，巷道上區段與下區段都必須擁有預留煤柱，以此降低回風平巷周邊的支撐壓力，該預留煤柱具有操作簡便的優勢，方便巷道排水與通風，但支護耗費較大，如果巷道底端受煤礦支撐擠壓，勢必會影響巷道穩定性與安全性，在巷道煤層靠近的地帶，為了確保整個掘進施工穩定性與安全性，要盡量減小煤層沖擊帶來的不利影響，控制好預留煤柱寬度，落實煤柱管理要求。礦用支護型鋼更多的是通過工字鋼與U型鋼支護，該支護型鋼用于半圓拱形、圓形、橢圓形巷道斷面。在實踐工作中，礦用支護具有良好的抗剪性、抗壓性與抗拉性，因為煤礦巷道施工環境非常惡劣，所以對支護型鋼有很多要求。另外，煤礦巷道支架還承擔著縱向與橫向荷載，抗彎截面模量直接對支護型斷面帶來影響，根據煤礦巷道支架負荷情況，科學配置抗彎截面模量，結合煤礦巷道滑移平穩度與接觸面面積，選用幾何形支護型鋼，這樣才能讓其處在最好的受力狀態下。

四、優化煤炭采礦工程巷道掘進與支護的方法

（一）使用性能穩定的掘進設備

巷道掘進機作為煤巷快速施工的設備，煤巷工程效率、開挖效率決定著整個工程工作情況。井下礦物與巷道煤巖是整個掘進機械的工作目標，并且有著很強的振動效應，作業環境惡劣，所以必須結合工作環境確立施工方案，這樣才能確保連續的機械作業。根據國產化進程與設備引入機制，國內巷道掘進技術有了很大的發展，并且形成了很好的掘進工藝與發展模式。自行制造掘進在選用結構部件、電氣配套、液壓傳送時，必須認真篩選，確保施工質量。對于國產不達標的元件，優先選用先進技術的產品。在恰當的部位使用鑲嵌式組合，通過模塊結合的形式，幫助設備做好維修拆卸，這樣才能確保設備穩定性。

（二）優化機電一體化

把掘進設備變成自動化模式，有效調整動力電機功率與開挖方位。同時做好掘進設備故障判定與狀態監控，具體包含電機荷載、輸電壓控制、電機溫度、油路壓力、環境污染等。結合現代測控工藝，優化并創新掘進設備問題評估、狀態監測與遠距離控制，這樣才能達到電機整體運作要求。

（三）把握臨時支護技術要點

臨時支護指為滿足巷道掘進工作的臨時需要而進行的支護作業。為保證臨時支護質量，應用時應注重把握以下內容：一方面，明確所用支護材料。不同的支護材料有著各自的優點與缺點，應保證所用材料的合理性。例如，使用木支架進行臨時支護時，具有質量輕、安裝方便、加工難度低等優點，但防火性能、強度性能較差。金屬支架強度高，而且拆裝方便，并能重復使用，但成本較高，因此，究竟采用何種支護材料，需要從經濟性、可行性、安全性等方面進行充分論證。另一方面，落實支護作業細節。臨時支護作業中，要求施工人員嚴格按照支護工序及要求進行，尤其應做好支護質量檢查，禁止使用損壞的支護材料。

（四）預制鋼筋混凝土支架

這一支護技術主要是利用混凝土制作支架，并在礦井內將其裝配，確保梁柱接口的緊密性，所以其不僅具有較大的支護強度，且成本較低，但存在質量大和無伸縮性等方面不足。常見的主要有吊環式的前探梁，主要是在前面的臨時支護措施下，采用3根吊掛前探支架，按照一定的長度和間距將其在巷道中平行布置，每一根的強度必須與吊環之間進行固定和匹配，固定點必須大于2個，并確保其緊固性，才能確保其支護效果。

結語

為促進煤炭開采安全、穩步、高效的進行，不斷提高開采質量。在現實工作中，必須做好巷道掘進與支護工作，在煤礦及時運輸的同時，確保工作人員人身安全。

參考文獻：

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[2]于兆東，馬壽強，李海龍.巷道支護技術在煤礦井下掘進中的應用[J]山東工業技術，2016（5）：69