煤礦開采技術與掘進支護技術探討

周遵勇

【摘要】煤礦開采是我國經濟獲得增長的主要支柱性產業之一，所以煤礦開采過程中的安全性問題、開采效率問題以及環境污染這些問題現已成為社會所關注的關鍵問題。在煤礦開采中，需要使用科學并且合理的開采技術，然而在此過程中還需嚴格遵從開采標準，在保證開采過程人員安全的情況下，不斷提升開采效率。另一方面，在當前競爭激烈的煤礦經濟市場環境中，煤礦企業一定要增強安全技術管理，對安全采礦和支護技術加強應用，結合這些情況，對煤礦開采技術與掘進支護技術進行了深入細致的分析，可為提升煤礦開采效率，做好支護工作提供借鑒。

【關鍵詞】煤礦開采;掘進支護;技術

引言：煤礦挖掘一直都是高危行業，也是國家重點關注的行業之一，近些年在先進技術不斷應用的背景下，礦井開采深度越來越深，標志著我國煤礦開釆事業取得標志性發展的同時，也面臨著更多問題。由于地下環境復雜，在巷道掘進的過程中，會受到地質、巖體等各種因素的影響，需要采礦人員采取合適的措施靈活應對。高強支護是常用的方式之一，具有穩定性強的作用，能夠提升施工的安全性，為采礦工人正常開展工作提供必要保障。在高強支護技術應用的過程中，需要注意的就是巖體松動問題，會在墻體表面產生裂縫，一旦支護強度無法達到理想化水平，就會撕裂煤礦巷道，帶來安全隱患。為了提升安全性，需要保證巷道的承重能力符合國家規定的標準和施工要求，提升巷道支護方案的合理性。煤礦開采技術與掘進支護技術的使用能夠全方位提高煤礦采集工作的質量和效率，對于開采技術與掘進支護技術的選用，應結合煤礦開采現場具體情況來進行，由此提高開采效率，減少開采風險。

一、煤礦開采技術

（一）綜采技術

在當前煤礦開采技術中，綜采工藝的使用相對較為常見。而綜采工藝需要結合大量機械化設備，以此來提高煤礦采集工作的質量和效率。同時綜采工藝在當前煤礦采集工作中也逐漸面向簡約化方面進一步發展和推廣，綜采工藝適用于在煤礦采集區域頂板相對較硬且煤層相對較為穩定的地質環境中，結合此類技術的使用具備較高的安全系數。同理，其相關技術的使用也具備較高的收益率。由于機械化設備的大量引用，使得體力勞動的成本也相對較低，但是相關技術的使用還存在前期投入較高的狀況，需要大量的設備以及相關技術的支撐。同時相關技術的使用也面臨著較高的風險，有較大的局限性，從而使得煤礦采集的質量得不到相應的保障。

結合綜采工藝的使用，煤礦企業應當全方位考量相關工作所面臨的地質環境特征，例如，當采集地域的煤層具備較大的傾斜角度時，施工方則需要結合支護技術來提高采集工作的安全性。其次，在實際的煤礦采集工作中，煤礦企業通常在短時間內很難以結合相應的機械化設備進行采集工作，同時由于在深層礦井的采集工作中，相關區域較為狹窄，使得相應的大型設備無法開展使用。因此，當前結合綜采工藝的使用，煤礦企業需要實現對相關時代前沿新技術進行引用。盡可能實現相關機械設備小型化、信息化、智能化的工作運營形式。

（二）普采技術

普采技術正好與綜采技術相對，輔助使用一些簡單的設備，但主要還是以人力開采為主。該技術主要應用于小規模的煤礦開采工作中，與綜采技術相比較來說，普采技術開采效率會較低，但開采投入也同樣非常小，能夠為有關單位節省較多成本，且開釆出來的煤炭質量高，針對礦區地質的適應力更強，適合應用于很多礦區的煤炭資源的開采。但該技術在應用過程中仍然有缺陷之處，人工開采效率遠遠比不上機械設備的效率，且無法保證開采人員的人身安全問題，很容易造成煤礦開采事故，為有關單位帶來負面影響。

（三）炮采技術

我國煤礦行業應用十分廣泛的炮采技術主要運用了爆破與人工結合的方法，爆破手段的應用是后續人工開展裝煤、運煤和支護等采煤技術進行的前提。煤礦炮采工藝的優勢主要體現在兩個方面，首先在進行炮采技術之前，工作人員需要進行的準備工作比較簡單，因為該技術對工具和工作人員的技術要求比較低，因此能夠很好地適應我國各種不同地質領域的煤礦開采工作。再者煤礦炮采技術還具有成本投入低、經濟收益良好的優勢，因此中小型的煤礦開采企業都能夠在資金允許的情況下應用該技術。炮采工藝雖實用，但同樣需要采用者結合現實中各方面的因素進行綜合評估以實行。煤礦炮采工藝的缺點則體現在其安全系數不高且管理難度較高。因為定向爆破很容易導致煤礦開采現場的頂板出現坍塌，施工現場的安全系數大幅度降低。而且一般在進行炸藥引線射爆過程中施工現場會出現比較混亂的局面，因此管理人員很難對工作人員進行合理的安置、分配和調控。為了能夠提高煤礦炮采工藝的施工質量，首先工作人員應當結合煤礦開采現場的情況，按照比例盡可能增加炮眼的數量。因為增加炮眼數量既能夠有效的縮短爆破花費的時間，而且還能夠確保頂板和支柱不會受到爆破的影響。再者考慮到在裝煤過程中需要消耗巨大的勞動力，因此施工單位可以利用機械設備高效率的完成裝煤工作，使現場工作人員的勞動量能夠得到有效的減輕。然后管理人員一定要按照“一炮三檢”的要求，對裝炮工作進行嚴格的監督和檢查。最后煤礦開采企業還需要對炮采工作人員的專業技能進行一定的培訓，確保作業人員能夠按照工作要求高質量完成炮采工藝技術。當然，由于該工藝的重中之重為“炮”，作為該工藝中不可或缺的一部分，爆破不可避免，這在一定程度上也加大了從業人員的安全隱患。

（四）水采工藝

水采工藝，即為水力采煤工藝，如字面上而言，利用水的壓力作為作業的動力進行采煤。水力采煤主要是利用水槍射流破煤以此來達到采煤的目的，如同古時人們運用的古代水力沖壓機一般巧妙運用水的“能力”（壓強）進行工作。可以說，水力采煤工藝中“水”的運用如同炮采工藝中的“炮”的重要性一致。當然，該工藝對于水資源的運用程度相較于其他工藝而言較高，對于水資源的污染程度也將大大提高。但是，此種工藝對于我國開采煤層條件較差的地區具有較為重要的實用性。其主要由高壓供水系統、煤水運提系統及脫水系統三部分組成并進行綜合性運用。而其所需的勞動力較輕及相對于其他工藝而言相較簡易操作的特點也讓眾多的企業積極運用。

二、掘進支護技術的應用

（一）掘進支護技術

煤礦掘進支護技術是巷道支護技術中一類重要的技術類型。結合煤礦掘進支護技術，可以極大地提高煤礦采集工作的安全性和穩定性，隨著相關科學技術的發展，巷道支護技術也取得了全方位的發展、突破，支護在煤礦開采中起著保護的作用。支護在煤礦開采中擔負著施工人員的安全及煤炭運輸的通暢問題。在巷道支護形式中，通常包括摩擦支柱、液壓支柱、及U型鋼等。其支護力主要作用在周圍巖石表面。在錨桿支護中，人們通常以金屬件、聚合物件等制為桿體并進行使用以限制周圍巖石巖體的活動，并以此來穩定及使其保持連續變形。其對應的支護方式也會隨著具體的工作環境而發生相應的改變。相關工作主要是實現為煤礦提供定向化的安全保障。并且相關技術還應當在不斷的使用過程中得到相應的創新、創造，來提高相關技術使用的安全性和穩定性。

（二）噴射混凝土

噴射混凝土技術能夠使煤礦開采現場分裂的巖體得到良好的結合。技術人員只需要按照要求在巷道壁以及巖體分裂的部位噴射混凝土，就可以使組成巷道的巖體的粘合性得到有效提高，出現碎裂的巖土也可以在混凝土的作用下緊緊黏結在一起。為了有效確保煤礦開采工人在進行地下作業時的安全性，進一步提高掘進支護工作落實的質量，噴射混凝土的手段是十分有效的。因為該技術不僅能夠提高巖石的穩定性、安全性和有效排除煤礦開采過程的安全隱患，而且還能夠有效提高地下煤礦環境中巷道的穩定性。

（三）錨桿支護

工作人員通過靈活的放置錨桿的方法，可以使煤礦開采施工現場的邊坡力學狀態實現有效的調整。如果施工現場邊坡的巖土因為外界作用而出現形變，則很有可能會導致巷道的穩定性明顯減弱，因此工作人員可以利用錨桿支護的方法，向巖土施加作用力以提高其強度。而且錨桿支護還適用于巖土松動的情況，因為合理控制錨桿的位置能夠有效提高松動巖土的穩固性。技術人員在應用錨桿對現場環境進行支護處理之前，必須要對煤礦開采現場的巖石分布情況、巖土穩定性等進行嚴格的考察，然后再結合專業知識選擇最合適的錨桿支護方式，為后續煤礦開采工作提供一個更加安全可靠的施工環境。

（四）鋼筋網支護

鋼筋網支護手段也在我國煤礦開采工作中得到了廣泛的應用。如果施工現場的土壤和地質環境比較適合開展煤礦開采施工，那么掘進工作的工作量和工作難度會降低。而如果工作人員需要在巖石比較脆弱、巖圍松動的施工現場進行煤礦開采作業，則塌方等安全事故發生的概率將會明顯提升。為了能夠有效降低尺寸較小的巖石掉落對開采工作的影響，技術人員可以通過鋼筋網支護技術有效解決該問題。工作人員可以通過提高掛網質量的方法，在保證網密度的基礎上確保全段面都具有網絡分布。鋼筋網支護能夠有效的降低掉落巖石對施工人員安全的影響，而且也能夠有效降低巷道內巖石出現坍塌的概率。

（五）鋼支撐

鋼支撐的作用是有效增加巖石的強度和剛性，即使巷道中的巖石受到了來自外界的壓力，也能夠在鋼支撐技術的輔助下有效避免形變問題的出現。為了能夠充分發揮鋼支撐在提高施工現場安全性方面的作用，技術人員需要基于充分了解施工現場的前提下，在格柵鋼結構、工字鋼架結構等等鋼支撐結構方式中選擇最優方案。當工作人員已經完成了巷道開挖作業之后，需要及時計算鋼支撐結構安裝的間距，完善鋼支撐技術應用方案后第一時間落實，確保巷道的穩定性符合煤礦開采工程的要求。除鋼支撐以外的其他支護方式的原理一般是利用一定的材料增加巖石粘結力或強度，以此有效的提高地下開采環境中巖體的強度。但是鋼支撐是基于巖土本身的結構和剛度，通過最大化的發揮巖土自身的優勢以提高其穩定性。而且在開展實際的掘進支護工作時，技術人員可以根據實際情況將鋼支撐與其他支護技術進行混合使用，使得支護的效果能夠得到進一步提高。

（六）支撐技術在掘進中的應用

我國煤礦開采大多屬于井工開采，且我國煤礦地質環境較為復雜，支護技術難度系數較大，在掘進支護過程中，要綜合考慮地質環境，比如斷層、節理發育等，這些復雜的地質條件環境都給巷道支護帶來一定的難度。對于巷道掘進支護來說，如果地質環境較好，支護工程整體較為簡單，支護工程量也會大幅度減少。而對于那些地質環境較為復雜掘進環境，在進行煤礦掘進支護時，需要綜合考慮地質環境，選擇合適的支護方式。然而礦山地質環境作為一個不可控因素，會隨著掘進巷道的深入而不斷變化，這也給煤礦掘進巷道支護帶來挑戰。因此，煤礦掘進巷道支護選擇時，要綜合考慮煤礦實際情況和礦山地質環境。如果對應煤層具備相對較為穩定且強度較高，并且頂部沒有壓力的地質環境時，其巷道產生變形的概率就相對較低，并且其形變量也不會過大，此時施工方可以結合噴漿支護等相關作業形式。其次，如果對應的巷道煤層內部結構穩定，頂板具備較小的壓力是可以選擇相應的錨桿支護技術。如果當現場實際的施工環境不具備優異的穩定性，并且其巷道頂板具備較大的壓力時，需要結合定向化的支護工藝來對其進行管控，例如結合金屬管以及相關強度較大的支撐材料。

其次，在對應的開挖支護工作中，針對不同的挖掘施工環境狀況以及不同的工作內容，施工方需要合理的選擇適當的支護材料。在對相關支護工藝進行結合使用的過程中，還需要全面平衡施工安全與施工效率之間存在的矛盾關系。因此在該過程中，施工方要實現對相關設備定向化的選取，在對設備型號進行選取的過程中，還需要與經銷商共同地實現對現場施工狀況的定向勘察，并且根據相關設備實際的操作需求，對操作人員落實定向化的技能培訓。

三、結束語

總體來說，煤礦產業屬于我國經濟增長中非常重要的能源基礎，在實施煤礦開采工作時，一定要結合煤礦礦區具體情況，來合理科學地選擇和應用開采技術，以提高開采效率。除此之外，也需重視煤礦開采中的掘進支護技術的合理選擇與應用，由此提高煤礦開采安全性，保證開采工作人員人身安全。并且還需將開采與掘進支護技術有效地融合在一起，以提高煤礦開采效率及安全性，促進煤礦產業的不斷發展，并同時提高煤礦企業競爭力。

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