煤礦采煤掘進工作中高強支護技術應用研究

王大帥 　張威　吳晨鵬　劉棟林

摘要：作為世界第一煤礦開采大國，我國將近90%的煤炭開采作業都是在井下展開的，基于這一現實情況，如何進行深層礦井掘進支護的重要性就不言而喻了。一旦支護工作不到位，那么煤礦開采作業的安全性就難以得到保障，尤其是在地質環境復雜的礦區。因此有效的高強支護技術對煤礦開采作業的安全性與質量的保障具有十分重要的作用。所以，論文對高強支護技術在煤礦開采掘進作業中的應用情況展開了研究，旨在為業界人士提供一定的參考。

Abstract： As the largest coal mining country in the world， almost 90% of China's coal mining operations are carried out underground. Based on this reality， the importance of how to support deep mine tunneling is self-evident. Once the support work is not in place， the safety of coal mining operations cannot be guaranteed， especially in mining areas with complex geological environments. Therefore， effective high-strength support technology plays an important role in the safety and quality assurance of coal mining operations. Therefore， the paper carried out research on the application of high-strength support technology in coal mining excavation operations in order to provide certain reference for the industry.

關鍵詞：煤礦采煤掘進工作；高強支護技術；應用；研究

Key words： coal mining and excavation work；high-strength support technology；application；research

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）25-0253-02

0 引言

國內煤礦開采深井作業活動越來越多，為了保證深井開采作業的安全性，高強支護技術應用而生，并在行業內獲得了越來越多的認可。尤其是在我國地質環境相對較為復雜的一些礦區，因為巖層結構不穩定，所以開采作業特別依賴高強支護技術的應用。論文首先對高強支護技術的主要優點以及具體應用進行了論述，接著分析了該種技術措施應用中出現的主要問題，然后論文對這一技術措施的創新應用進行了探討，具體內容如下。

1 高強支護技術的優勢

我國一直是煤礦開采的第一大國，同時也是煤炭能源需求的大國，經濟的發展離不開煤炭開采活動。隨著開采量的加大，煤炭開采作業越來越深井化，開采作業的難度也在不斷升級。為了滿足煤炭開采作業的需求，新的開采技術應用而生并得到了廣泛應用，高強支護技術的產生和應用正好符合我國地質環境較為復雜地區的煤礦開采作業。[1]在煤礦開采作業中，高強支護技術該技術在保證開采活動的穩定性與安全性方面具有無法比擬的優勢，具體有如下幾個：

①隨著礦井深度的加大，開采作業的難度系數與危險系數也會增大，借助高強支護技術可以實現礦井內巖層與巷壁的加固與穩定，提高巖層的承重力，使礦井巷道更加穩固，增強采煤作業的可靠性與安全性[2]；②通過綜合比較，高強支護技術的性價比較高，成本耗費少，環境影響小，可實施性強；③在具體的應用中，該種支護措施所需的材料易于攜帶運輸、重量小，簡單易組裝，可以大大簡化操作人員的額任務量；④在高強支護技術下，礦井巷道維護工作的難度會大大降低，而且服役期限也可以延長，對于煤礦企業的發展來說，既能提高安全性，保證質量，又能減少消耗，實現經濟效益的最大化。所以說高強支護技術應該得到廣泛推廣應用。

2 煤礦采煤掘進工作中高強支護技術的應用

深層礦井開采活動的安全有序開展離不開高強支護技術措施的應用。煤礦開采作業要根據礦井的實際情況來實施高強支護措施，以提高整個礦井巷道的預應力，防止巖層井壁出現坍塌或者裂縫。高強支護技術以懸吊原理為理論基礎，通過明確錨桿直徑、長度后，可提高其承載力、錨固力，提升錨桿穩定性。對該項技術措施的應用，要注意間排距與應力傳遞，垂向應力等細節問題，才能最大限度地達到支護效果。

隨著礦井巷道的不斷延長，頂部巖層、巷壁的承重也在不斷增加，一旦超過負載力，就會出現礦井巖層塌陷或者礦井壁裂縫等問題，會對開采作業人員造成嚴重的生命財產威脅。另外，在一些地質條件比較復雜的礦區，由于煤層較軟、地質較軟的原因，開采掘進作業無法朝著固定的方向進行，而通過高強支護措施可以很好地解決這個問題，起到固化軟土地區巷道穩定性的作用。通過高強支護技術的應用，可以大大增強巖壁的牢固性，防止巖壁出現裂縫或者變形等問題[3]。

隨著煤炭需求量的增多，礦井的深度也在不斷增加，相應的地質條件也會月來了越復雜，開采作業的危險系數與難度也會不斷加大。我國煤礦開采作業工作者對深層地質結構變動規律的認識并沒有發達國家全面，同時相關防控技術措施也相對較為落后。所以在深層礦井采掘過程中，采煤人員對地層變動規律的了解程度并不深，同發達國家相較，中國煤礦采煤技術還處于比較落后的局面。在煤礦開采作業中，為了讓高強支護措施發揮出應有的效果，就要加強對地質變動信息數據的動態監測，及時掌握地質變化狀況，以便在第一時間作出反應，減少風險事故的發生幾率。

在煤礦開采行業不斷發展的過程中，經過越來越多的開采作業實踐，我國在高強支護技術措施的應用也積累了一定的經驗基礎，通過與多種先進技術的結合使用，使得煤炭開采作業安全性得到了很大的提高。但是，因為我國煤礦地質環境復雜，再加上其它因素的影響，在高強支護技術措施的應用方面仍然存在一些問題需要注意。

3 高強支護技術應用過程中存在的問題

在實際煤礦開采掘進作業中，高強支護技術措施也會出現一些問題，比如在初期的支護準備中，有可能會發生巖體滑動或者裂縫問題，要是支護措施的預應力大于超過當前應力，就能防止巖體出現變形或裂縫，對重壓下的圍巖起到穩固作用，從而提高開采掘進作業的安全性。要是高強支護措施下預應力小于當前應力，就會導致危險事故的發生。應為該技術措施的實施具有一定的隱蔽性，所以即便施工參數值可以確定，也無法預測開采過程中會出現什么樣的意外，隨著煤炭開采作業的進行，巖體受壓力會越來越大，開采掘進的難度系數與危險系數也會升高。如果沒有高強支護技術措施就會導致礦井坍塌，巖層頂板垮落等事故發生。

我國水文地理環境復雜，煤礦開采掘進作業過程會遇到多種惡劣環境，例如大傾角巷道高幫、沿空巷道、應力巷道等。在這種地理條件下，開采作業的難度是無法想象的。有的情況下，即便是高強支護技術措施也無法改變開采的難度。由于地質條件復雜，所以很容易出現巷道頂部形變、裂縫、坍塌事故，尤其是在初期開采作業中中已經出現了嚴重的變形的時候，開采風險會更大。

在使用高強支護技術措施前，要有專業的人員設計技術措施的實施方案，以規劃方案為依據，對該技術措施的實施情況進行監督管理，確保支護效果的得以實現[4]。在技術措施的實施過程中，要注意錨梁的安裝，以進一步增強高強支護的穩固性，即使礦井巷道墻體很高，錨梁承壓力很大的情況下，也能保證開采掘進作業的有序、安全進行，從而保證采煤作業順利進行。但是在實際的采煤掘進活動中，因為具體開采流程的不確定性，所以開采作業的安全可靠性也會受到很大的影響。

4 煤礦采煤掘進工作中高強支護技術的創新應用

通過上文分析輪速可以看到，在高強支護技術的應用中仍然存在一些問題，為此，必須要進行高強支護技術措施應用的優化與創新，具體可以從以下幾個方面來努力：

①巷道的主動支護。深層礦井高強支護措施實施的同時，要借助礦井巷道圍巖的承壓力，增強巖體的預應力，提高礦井巷道自主支護的能力，使得該項技術措施的安全性與穩定性得以提高。

②施工前考察現場的具體情況。在施工前，應該做好地質條件與環境的勘察工作。明確煤礦開采條件，綜合評估施工難度，考察內容包括地貌地形、地質條件、溫度等，并結合所學知識，計算各項參數，選取最可靠、最合理的支護方法，確保采煤作業有序進行。

③高強支護聯合應用。在煤礦開采掘進的過程中，根據礦井的實際情況和開采作業的需求可以將其它支護措施與高強支護技術聯合起來，有利于提高巷道穩固性，確保采煤作業人員的生命安全。

5 結語

煤礦開采掘進作業中，通過高強支護技術措施的使用，使得開采工作的穩定性與安全性得到了更好的保障。該技術措施的實施不僅獲得了業界的認可，大大降低了開采作業的難度，尤其是地質條件復雜地區的煤礦開采作業，提高了開采作業的安全性，而且有利于煤礦企業經濟效益最大化目標的實現，應該廣泛推廣應用。

參考文獻：

[1]孫長城.煤礦采掘中的高強支護技術研究[J].山東工業技術，2017（16）：70.

[2]楊超.煤礦采掘中的高強支護技術[J].能源與節能，2016（10）：138-139.

[3]武杰.探究高強支護技術在煤礦采煤掘進工作中的應用[J].煤礦現代化，2015（06）.

[4]史文濤.淺析高強支護在采煤掘進過程中的技術應用[J].黑龍江科技信息，2016（20）.

[5]喬衛國，孟慶彬，林登閣，門燕青，魏烈昌.深部軟巖巷道錨注聯合支護技術研究[J].西安科技大學學報，2011（01）.

[6]李偉，程久龍.深井煤巷高強高預緊力錨桿支護技術的研究與應用[J].煤炭工程，2010（01）.