煤炭釆礦工程巷道掘進和支護技術的應用簡析

田始艷 惠凡光

摘要：在煤炭開采過程中，巷道掘進與支護是同步進行的兩道工序，隨著巷道挖掘進度的加快，巷道巖體的穩定性也將遭到破壞，在這種情況之下，必須采取有效的支護措施，以防止發生坍塌、巖體滾落等安全事故。因此，本文將圍繞影響巷道掘進和支護作業的主要因素，以及掘進與支護技術的必然聯系與實際應用展開論述。

關鍵詞：煤炭;采礦工程;掘進技術;支護技術;應用

近年來，隨著煤炭產量的逐年增長，超過1000米的礦井數量也不斷增加，而在巷道掘進過程中，礦井越深，掘進難度越大，安全風險越高，因此，支護技術的重要性也逐步突顯出來。如果支護環節出現漏洞，不僅會給井下作業人員的生命安全構成直接威脅，而且也會給煤炭生產企業增加巨大的經濟負擔。為了降低安全事故的發生幾率，煤炭生產企業不斷對掘進技術與支護技術進行優化創新，并取得了理想的應用效果。

1???? 影響巷道掘進與支護作業的主要因素

1.1? 井下圍巖強度

在衡量和判定井下巖層的穩定性指標時，首先考慮的是圍巖的強度值，如果圍巖強度低，易脫落、易破碎，就會增加掘進與支護難度，安全風險也相對較高。因此，在支護作業開始之前，技術人員需要對井下圍巖的強度進行檢測，以保證錨桿的支護強度能夠滿足作業標準要求。在測定圍巖強度時，通常以地質應力載荷量作為參考指標，如果應力載荷量大，頂板發生位移的幾率就會降低，如果應力載荷量小，頂板就極易產生位移，而影響支護效果[1]。

1.2? 地質構造與巷道深度的影響因素

巷道掘進深度以及地質構造與巷道穩定性也有著直接關聯，如果掘進深度小，地質結構簡單，圍巖的整體性好，則易于支護，而且支護效果良好。如果掘進深度大，地質結構復雜，圍巖的局部區域穩定性差，就會增加支護難度，同時，也會增加投入成本。因此，在選擇支護技術類型時，應當兼顧考慮掘進深度參數以及地質構造情況，并制訂針對性的支護措施。

1.3? 巷道形狀與尺寸的影響因素

巷道斷面的尺寸與形狀也會對支護效果產生不利影響，如果斷面尺寸出現偏差，在支護時，就極有可能發生應力集中現象，而圍巖的局部區域就會出現失穩的情況，進而增加了安全風險。因此，在支護施工開始前，技術人員應當對現場作業人員認真做好安全技術交底工作，保證巷道斷面形狀與尺寸滿足標準要求，盡量減少誤差值，以提高支護作業的安全性。

2???? 煤炭采礦工程巷道掘進和支護技術的必然聯系與實際應用

2.1? 巷道掘進施工方法

巷道掘進主要包括鉆眼爆破法、光面爆破法、深孔爆破法等，而鉆眼爆破則是煤炭開采過程中較為常用的一種方法。在實施爆破之前，技術人員首先應對煤礦周邊的地質結構以及巖層含水量等信息進行勘測和調研，并形成真實確鑿的數據，為制訂可行性掘進與支護方案做好充足準備。比如在布置炮眼時，應當遵循“抓兩頭、帶中間”的原則，即首先選擇掏槽方來確定準確的掏槽位置，然后依次布置周邊鉆眼。通常情況下，掏槽眼往往處于巷道斷面中央偏下的位置，與底板的位置接近，這樣能夠預留出足夠打眼作業空間。在布置周邊眼時，眼口的中心位置始終在掘進斷面的輪廓線上，眼底落在輪廓外50—100mm的位置，并且高出巷道板大約150mm—200mm左右，這樣利用于打眼作業。在布置崩落眼時，應當考慮巷道斷面的大小與尺寸，同時，調整好炮眼的密集系數。另外，為了保證爆破效果，盡量選擇低密度、低爆速、傳爆性能好、爆炸威力大的炸藥。

2.2? 合理選擇支護技術

在巷道掘進作業開始之前，煤炭生產企業應當對當地的地質環境進行實地勘測，根據地質結構以及巖層強度等數據，科學選擇掘進技術。在掘進過程中，較為常用的支護技術主要包括金屬網支護技術、噴漿支護技術、錨桿支護技術、錨索支護技術以及聯合支護技術。以錨桿支護技術為例，其作用機理是利用錨桿與圍巖之間的相互作用，使圍巖的穩定性能夠滿足標準要求。在支護過程中，錨桿對圍巖接觸面產生軸向力與切向力，使錨桿的抗剪強度增加，這時，錨桿能夠阻止圍巖發生二者之間發生滑動現象，進而提高圍巖的結構強度。其中，錨桿的預緊力矩越大，抗剪強度也越大，在實際施工時，一般手動錨桿的安裝預緊力介于100—200N·m之間，產生的初錨力能夠達到10—20KN，而機載錨機具的預緊力介于200—300N·m之間，產生的初錨力可以達到30KN以上，但是，受到施工機具的影響，初錨力數值很難超過35KN的理想數值，因此，在實際應用時，盡量加大錨桿預緊力矩。合理選擇支護技術，不僅能夠增加圍巖的強度，降低安全風險，同時，也能夠提高作業效率，進而為煤炭生產企業創造更多的經濟效益[2]。

2.3? 做好掘進與支護施工前的準備工作

對技術人員來說，在施工前，應當認真查閱相關資料，及時收集和獲取地質條件、地下水、掘進機械性能的相關信息。然后對煤炭開采區域進行勘察和調研，并與當地的地質、水文部門建立合作往來關系，以建立煤炭開采信息檔案數據庫。當數據收集工作結束后，應當及時編制施工組織設計方案，在方案當中明確掘進方式、支護方式、機械設備規格、數量以及臨時支護所采取的主要形式。最后，對掘進與支護過程中可能出現的冒頂、巷道開口等突發情況進行重點分析，以制訂出行之有效的應對措施，將施工安全風險降到最低點。

2.4? 優化掘進與支護方法

在掘進過程中，掘進機械與巷道之間始終處于接觸摩擦狀態，這一過程，機械振動頻率也大幅升高，因此，出于延長機械設備使用壽命，保證作業連續性，煤炭生產企業應當選擇性價比高、動力性強的機械設備，以保證正常的施工過程不受任何影響。目前，隨著信息化、自動化技術的迅猛發展，煤礦掘進機械的自動化水平已經躍升到一個新的高度，在這一背景下，技術人員可以利用智能系統終端對機械設備的運轉狀態進行實時監控，一旦出現運行故障，系統能夠第一時間將故障信息反饋終端操作人員，進而為檢修人員爭取了大量時間。另外，在處理軟巖巷道時，應當采取多次支護的方法，并對支護效果進行實時監測，以確保掘進作業能夠正常推進。

結束語：

在煤炭開采過程中，掘進技術與支護技術與煤礦安全生產以及開采效率有著必然聯系，因此，煤炭生產企業應當始終秉持與時俱進的態度，不斷實施技術創新與管理創新，在保障安全生產的同時，提高煤炭開采效率與煤炭產量，以滿足社會各領域對煤炭能源的需求。

參考文獻：

[1]?? 李振洋.煤礦開采工程巷道掘進和支護技術的應用分析[J].建筑工程技術與設計，2020（16）：5067.

[2]?? 王波.采礦工程巷道掘進和支護應用研究[J].河南科技，2020（11）：46-48.