煤礦巷道掘進和支護技術的質量探討

高偉民　王振興　王鈺

摘 要：在煤礦開采過程中，巷道的掘進和支護是煤礦生產的中心環節。這個過程很容易受到地質條件、施工的設備以及支護技術的影響。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。為此，本文介紹了巷道的錨桿支護技術的影響因素，并對煤礦巷道掘進和支護技術進行了分析。

關鍵詞：煤礦;巷道掘進;支護技術

引言

如何合理有效地開挖巷道支護是許多煤礦工程技術人員關心的問題。巷道掘進是指利用一定的方法將巖體或煤巖在規定的區域內破碎，形成一定的工作空間，稱為巷道。由于礦山壓力的存在，巷道將發生變形破壞。為了保證巷道的穩定性，必須采取一定的支護方法。

1 錨桿支護技術的影響因素

為了保證錨桿支護的有效性，有必要對影響錨桿支護技術的因素進行分析。

錨桿支護在巷道中應用時，錨桿支護直接作用于巷道周圍的巖石。如果巷道周圍圍巖具有較高的強度，錨桿支護后巷道變形能得到有效控制，保證巷道的安全穩定。根據巖石力學理論，巷道周圍圍巖應力主要由圍巖承擔，支護只起到很小的作用。因此，巷道支護的效果主要取決于圍巖對地應力的承載力。圍巖強度越高，地應力作用越大，頂板變形就能得到有效控制，支護效果越好。因此，采用錨桿支護巷道時，應注意巷道周圍的巖石強度。

錨桿支護的關鍵是控制礦壓對巷道的影響，而礦壓是巷道變形破壞的關鍵原因。礦山壓力會對煤礦開采造成一定的破壞，如煤層松動、人工支架擠壓變形或斷裂，甚至發生巖層和地表位移或塌陷事故。在礦壓作用下，巷道變形破壞現象稱為“礦壓顯現”。礦山壓力是煤礦開采過程中發生事故的重要誘發因素。為了減輕礦山壓力的負面影響，需要采取有效措施對工作面進行支護，控制采空區改變圍巖應力場，實現煤礦安全生產。現代主流的工作面支護手段是控制頂板巖層，因此，工作面支護和采空區治理統稱為頂板管理支護技術。錨桿支護在巷道中應用時，巷道斷面也會影響支護效果。當巷道斷面增大時，礦壓增大，支護剛度增大。在巷道開挖過程中，不同的斷面形狀會產生不同的應力分布。因此，應合理控制截面形狀，以更好地發揮應力分散作用。

2 煤礦巷道掘進技術質量控制

煤礦巷道掘進技術是通過多種工序構成，是挖掘煤礦巷道的關鍵內容。現階段，我國主流的煤礦巷道挖掘技術主要有多巷道掘進、較差換位掘進技術以及綜合性機械化掘進技術。綜合機械化掘進技術是一種通過多種機械設備協作掘進的傳統化技術，主要在煤巷、半煤巖巷以及全巖巷中掘進應用，綜合應用機械化的掘進技術在我國煤炭開采中具有較為顯著的優勢特征。

2.1 選擇恰當的掘進設備

在選擇掘進設備時，需要考慮兩大方面的因素。一方面是煤礦本身的自然環境和煤礦的質量問題，自然環境包括煤礦巖層的受力程度，受力程度決定了采用何種掘進方式;煤礦質量決定了采用何種設備開采，硬質煤礦要求掘進機的截齒堅硬度較高，松軟質煤礦則要求截齒硬度較低。另一方面，要考慮掘進機各部件的性能。截齒是落煤的主要工具，它在切割煤巖時承受不斷的壓力、切應力和沖擊負荷，在切割煤炭過程中，會磨損截齒，不斷的與煤巖摩擦會使截齒溫度升高，這就要求截齒有較高的耐用性和耐沖擊性。

2.2 多巷掘進以及交叉換位掘進技術

多巷掘進以及交叉換位掘進技術是一種掘進以及支護同時進行作業的技術手段。交叉換位掘進技術主要是通過采煤機、錨桿鉆車等進行施工作業。現階段，我國在施工中主要通過鉆爆法進行施工，其主要的方式進行先根據要求進行打眼施工，然后放炮，在進行掘進施工的一種方式。較為常見的鉆爆法就是通過氣腿鑿巖機械進行施工作業，可以實現對大規模的鉆爆作業施工。而在常規施工中鉆爆法適應性較強、相對較為便捷，應用范圍相對較為廣泛，可以適應不同環境中的不同施工作業，在施工過程中要綜合地質條件的具體變化合理的調賬鉆爆法，根據工程狀況形成較為成熟、穩定的施工計劃方案，有序開展。

2.3 提高掘進機截割技術

當今社會對煤炭的使用量需求不斷增多，人們也在不斷擴大礦井的開采規模，巷道斷面也因此變大，在巷道內進行掘進作業時，機械受到的圍巖應力便回不斷增大，這就增加了，在巷道內進行施工作業的危險指數。巷道結構是由機械所創造的截面來決定的，穩固的巷道需要高技術的截割工藝。如果在巖層較為堅硬，結構相對完整處進行巷道掘進，可由中心切入，先鉆出一個較小空間，再由中心向四周進行掘進，這樣可使巷道斷面成型相對整齊，開出的煤也因此比較勻稱，且相對整齊的巷道受力也均勻，不會對巷道以外的巖層有較大的壓力。另一方面，如果巖層堅硬程度較低，巖層間有多處裂縫，則需要在鉆進機械作業后立即對巷道進行支護作業。且鉆進機械需要分多次進行，每次進行的深度也不宜過大。例如，對于結構性較差的巷道來說，可先切隔2/5寬的巷道，進行安全支護后，在切割剩余部分的巷道。

3 煤礦巷道支護施工質量控制

煤礦巷道支護技術是一種避免巷道圍巖破壞，保障巷道安全的技術手段。通過此種技術可以有效的穩定周邊圍巖，保障巷道安全挖掘施工。現階段，主要應用的支護技術主要有棚式、錨噴、砌碴等多種支護技術手段。

3.1 臨時性支護技術

巖層受到掘進影響相對較小，其采取的支護措施則就會直接影響后續的施工作業，施工人員要綜合實際狀況通過臨時性的支護措施做好處理。此種支護設置可以應用木質或者液壓支柱施工，具有良好的圍巖加固作用。在應用此種方式的時候，工作人員不僅僅要保護支護質量，就要合理控制強度以及拆卸，保障其便捷性。金屬支架也是一種臨時性的支護措施與手段，在施工中要綜合實際狀況合理處置。

3.2 永久性支護技術

永久性的支護技術是一種保持巖層永久穩定性的基礎保障，也是在掘進施工中較為常見的支護性方式，其主要方式如下：

3.2.1 錨桿支護技術

加固頂板巖層，支護設施類型繁多，例如材質為玻璃鋼的復合性錨桿，此種活動設施在安裝中要做好內部端頭位置的結構調整，合理控制錨桿的尺寸，保障其可以與鉆孔相適應。錨桿與巖層中具有銳角夾角，操作人員在處理中要合理的控制角度。錨固劑具有錨桿加固的作用，工作人員要做好攪拌施工，要連續施工，進而在根本上保障支護的效果與質量。

3.2.2 預制鋼筋混凝土支架

此種支架在施工中因為混凝土強度與硬度適宜，具有良好的承載力，可以有效的滿足支護的實際需求，因此其主要制定方式為支架形式。在進行支架施工匯總，工作人員要做好梁柱接口連接質量的合理控制，避免因為伸縮性差等缺陷影響質量。操作人員要將其與吊環前探梁有效聯系起來，通過組合的方式進行支護施工，在巷道中根據狀況布置不同數量以及強度的支架，通過吊環固定支架，保障單根的支架與吊環強度之間的適應性，做好臨時性的支護處理，進而保障其支護效果與質量。

結束語

在采煤過程中，保證巷道掘進速度，有利于保證工作面高產高效。煤礦巷道掘進速度與諸多因素有關，需要根據煤礦實際情況加以改進。煤礦巷道安全也是一個重要的問題，其安全關系到生產的安全。因此，必須采取有效措施對掘進巷道進行支護。

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