煤炭采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用分析

魏文祥

摘要：由于地質(zhì)條件更為復(fù)雜，在煤礦開發(fā)過(guò)程中難度與強(qiáng)度都在不斷加強(qiáng)，并會(huì)受到高地應(yīng)力帶來(lái)的影響，從而導(dǎo)致巷道支護(hù)難度加大。本文在對(duì)煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)與支護(hù)技術(shù)分別做出介紹分析的基礎(chǔ)上，來(lái)結(jié)合實(shí)例，對(duì)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：煤炭；采礦工程；巷道掘進(jìn)；支護(hù)技術(shù)；應(yīng)用分析

引言

煤礦巷道掘進(jìn)與支護(hù)作為煤礦開采的核心環(huán)節(jié)，受施工環(huán)境、設(shè)備與技術(shù)影響存在很多問(wèn)題。挖掘施工屬于實(shí)踐操作，更多的是針對(duì)煤礦采礦施工，讓地下巷道實(shí)現(xiàn)挖掘與規(guī)劃目標(biāo)。巷道空間要以周邊煤層與巖體為基礎(chǔ)，通過(guò)支撐保護(hù)巷道空間，從而為煤炭運(yùn)輸與開采提供有效條件。

一、采礦工程巷道掘進(jìn)方式分析

采礦工程中巷道掘進(jìn)方式較多，包括掘錨一體化掘進(jìn)、大斷面連續(xù)采掘、綜合機(jī)械化掘進(jìn)等，不同的掘進(jìn)方式所用的設(shè)備以及施工要點(diǎn)存在較大差別。其中掘錨一體化掘進(jìn)方式是一種基于采礦機(jī)與掘進(jìn)機(jī)發(fā)展而來(lái)的新系統(tǒng)，作業(yè)中可有效協(xié)調(diào)錨固、掘進(jìn)作業(yè)，大大提高掘進(jìn)作業(yè)效率，因此，被廣泛應(yīng)用在采礦工程中。大斷面連續(xù)采掘指借助專業(yè)掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，采用連續(xù)式或間斷式進(jìn)行開展運(yùn)輸作業(yè)。綜合機(jī)械化掘進(jìn)方式運(yùn)用通風(fēng)除塵設(shè)備、掘進(jìn)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等構(gòu)成的機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)開展掘進(jìn)作業(yè)，作業(yè)中需要結(jié)合巷道掘進(jìn)作業(yè)要求，選取合理的掘進(jìn)機(jī)型號(hào)。為保證掘進(jìn)作業(yè)的順利開展，采礦單位應(yīng)明確不同掘進(jìn)方式的適用情景，對(duì)采礦工程地質(zhì)資料進(jìn)行充分的分析，應(yīng)用最佳的掘進(jìn)方式。

二、巷道掘進(jìn)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題

在實(shí)施巷道掘進(jìn)過(guò)程中需要使用對(duì)應(yīng)的機(jī)器，一般利用煤礦巷道掘進(jìn)機(jī)，這種機(jī)器在掘進(jìn)過(guò)程中能夠發(fā)揮出強(qiáng)大的作用，巷道掘進(jìn)機(jī)可以快速完成巷道掘進(jìn)，在巷道掘進(jìn)的同時(shí)配置相關(guān)的煤炭運(yùn)輸設(shè)備，就可以將開采的煤炭迅速通過(guò)傳送帶運(yùn)輸至地面，完成煤炭開采的基本環(huán)節(jié)。這個(gè)過(guò)程需要合理搭配各個(gè)環(huán)節(jié)，包括巷道掘進(jìn)、煤炭開采及運(yùn)輸，從而形成一個(gè)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(jìn)涉及到多個(gè)方面，需要綜合考慮當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件及外部地形情況，因此在實(shí)施巷道掘進(jìn)前需要根據(jù)煤礦實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，規(guī)劃內(nèi)容需要充分考慮巷道掘進(jìn)過(guò)程中需要使用的機(jī)器及容易出現(xiàn)的安全問(wèn)題，基于此，需要在巷道掘進(jìn)的同時(shí)及時(shí)做好巷道支護(hù)操作，從而有效保證巷道空間的穩(wěn)定性，為煤炭開采和運(yùn)輸做好準(zhǔn)備。當(dāng)前在具體煤炭采礦工程中，一般都會(huì)使用錨桿支護(hù)技術(shù)，通過(guò)對(duì)巷道的有力支護(hù)，從而有效提高巷道掘進(jìn)速度及質(zhì)量，同時(shí)也為后續(xù)的巷道支撐工作做好準(zhǔn)備。

三、支護(hù)技術(shù)

煤礦巷道掘進(jìn)中，必須結(jié)合周邊環(huán)境，擬定有效的頂板支護(hù)方案。其中，預(yù)留煤柱作為核心巷道支護(hù)形式，下區(qū)段始終處在回風(fēng)狀態(tài)，上區(qū)段處在運(yùn)輸狀態(tài)，巷道上區(qū)段與下區(qū)段都必須擁有預(yù)留煤柱，以此降低回風(fēng)平巷周邊的支撐壓力，該預(yù)留煤柱具有操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，方便巷道排水與通風(fēng)，但支護(hù)耗費(fèi)較大，如果巷道底端受煤礦支撐擠壓，勢(shì)必會(huì)影響巷道穩(wěn)定性與安全性，在巷道煤層靠近的地帶，為了確保整個(gè)掘進(jìn)施工穩(wěn)定性與安全性，要盡量減小煤層沖擊帶來(lái)的不利影響，控制好預(yù)留煤柱寬度，落實(shí)煤柱管理要求。礦用支護(hù)型鋼更多的是通過(guò)工字鋼與U型鋼支護(hù)，該支護(hù)型鋼用于半圓拱形、圓形、橢圓形巷道斷面。在實(shí)踐工作中，礦用支護(hù)具有良好的抗剪性、抗壓性與抗拉性，因?yàn)槊旱V巷道施工環(huán)境非常惡劣，所以對(duì)支護(hù)型鋼有很多要求。另外，煤礦巷道支架還承擔(dān)著縱向與橫向荷載，抗彎截面模量直接對(duì)支護(hù)型斷面帶來(lái)影響，根據(jù)煤礦巷道支架負(fù)荷情況，科學(xué)配置抗彎截面模量，結(jié)合煤礦巷道滑移平穩(wěn)度與接觸面面積，選用幾何形支護(hù)型鋼，這樣才能讓其處在最好的受力狀態(tài)下。

四、優(yōu)化煤炭采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)的方法

（一）使用性能穩(wěn)定的掘進(jìn)設(shè)備

巷道掘進(jìn)機(jī)作為煤巷快速施工的設(shè)備，煤巷工程效率、開挖效率決定著整個(gè)工程工作情況。井下礦物與巷道煤巖是整個(gè)掘進(jìn)機(jī)械的工作目標(biāo)，并且有著很強(qiáng)的振動(dòng)效應(yīng)，作業(yè)環(huán)境惡劣，所以必須結(jié)合工作環(huán)境確立施工方案，這樣才能確保連續(xù)的機(jī)械作業(yè)。根據(jù)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程與設(shè)備引入機(jī)制，國(guó)內(nèi)巷道掘進(jìn)技術(shù)有了很大的發(fā)展，并且形成了很好的掘進(jìn)工藝與發(fā)展模式。自行制造掘進(jìn)在選用結(jié)構(gòu)部件、電氣配套、液壓傳送時(shí)，必須認(rèn)真篩選，確保施工質(zhì)量。對(duì)于國(guó)產(chǎn)不達(dá)標(biāo)的元件，優(yōu)先選用先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)品。在恰當(dāng)?shù)牟课皇褂描偳妒浇M合，通過(guò)模塊結(jié)合的形式，幫助設(shè)備做好維修拆卸，這樣才能確保設(shè)備穩(wěn)定性。

（二）優(yōu)化機(jī)電一體化

把掘進(jìn)設(shè)備變成自動(dòng)化模式，有效調(diào)整動(dòng)力電機(jī)功率與開挖方位。同時(shí)做好掘進(jìn)設(shè)備故障判定與狀態(tài)監(jiān)控，具體包含電機(jī)荷載、輸電壓控制、電機(jī)溫度、油路壓力、環(huán)境污染等。結(jié)合現(xiàn)代測(cè)控工藝，優(yōu)化并創(chuàng)新掘進(jìn)設(shè)備問(wèn)題評(píng)估、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)距離控制，這樣才能達(dá)到電機(jī)整體運(yùn)作要求。

（三）把握臨時(shí)支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

臨時(shí)支護(hù)指為滿足巷道掘進(jìn)工作的臨時(shí)需要而進(jìn)行的支護(hù)作業(yè)。為保證臨時(shí)支護(hù)質(zhì)量，應(yīng)用時(shí)應(yīng)注重把握以下內(nèi)容：一方面，明確所用支護(hù)材料。不同的支護(hù)材料有著各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，應(yīng)保證所用材料的合理性。例如，使用木支架進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)時(shí)，具有質(zhì)量輕、安裝方便、加工難度低等優(yōu)點(diǎn)，但防火性能、強(qiáng)度性能較差。金屬支架強(qiáng)度高，而且拆裝方便，并能重復(fù)使用，但成本較高，因此，究竟采用何種支護(hù)材料，需要從經(jīng)濟(jì)性、可行性、安全性等方面進(jìn)行充分論證。另一方面，落實(shí)支護(hù)作業(yè)細(xì)節(jié)。臨時(shí)支護(hù)作業(yè)中，要求施工人員嚴(yán)格按照支護(hù)工序及要求進(jìn)行，尤其應(yīng)做好支護(hù)質(zhì)量檢查，禁止使用損壞的支護(hù)材料。

（四）預(yù)制鋼筋混凝土支架

這一支護(hù)技術(shù)主要是利用混凝土制作支架，并在礦井內(nèi)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(hù)強(qiáng)度，且成本較低，但存在質(zhì)量大和無(wú)伸縮性等方面不足。常見的主要有吊環(huán)式的前探梁，主要是在前面的臨時(shí)支護(hù)措施下，采用3根吊掛前探支架，按照一定的長(zhǎng)度和間距將其在巷道中平行布置，每一根的強(qiáng)度必須與吊環(huán)之間進(jìn)行固定和匹配，固定點(diǎn)必須大于2個(gè)，并確保其緊固性，才能確保其支護(hù)效果。

結(jié)語(yǔ)

為促進(jìn)煤炭開采安全、穩(wěn)步、高效的進(jìn)行，不斷提高開采質(zhì)量。在現(xiàn)實(shí)工作中，必須做好巷道掘進(jìn)與支護(hù)工作，在煤礦及時(shí)運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)，確保工作人員人身安全。

參考文獻(xiàn)：

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