煤礦掘進支護技術分析

馬培 焦亞頂

登封市金星煤業(yè)有限公司 河南鄭州 452486

1 影響支護穩(wěn)定性因素概述

1.1 井下地質(zhì)條件

煤礦巷道所處層位的地質(zhì)條件對巷道的支護有較大的影響。若巷道所處的地質(zhì)條件較為惡劣，則在進行掘進作業(yè)時應根據(jù)圍巖情況采取合理的支護技術進而有效的提升整體的支護質(zhì)量，保證煤礦生產(chǎn)的安全性。若巷道所處位置地質(zhì)條件較好，則在進行掘進施工時可以考慮選擇相對簡易的支護形式，進而有效地提高作業(yè)效率，降低煤礦生產(chǎn)成本。

1.2 施工工藝

現(xiàn)階段，在巷道掘進的過程中，尤其是巖巷掘進中常見的掘進技術是炮掘，這一技術在使用的過程之中具有投資成本低，適用范圍廣的優(yōu)點，但是如果在使用這一技術時只關注掘進的速度，未充分的考慮對巷道周邊圍巖的影響，則可能導致頂板事故的發(fā)生，給煤礦的安全生產(chǎn)帶來巨大的威脅。所以在采用鉆爆法施工的過程中應該根據(jù)圍巖性質(zhì)及炸藥性能對炮眼數(shù)量及炸藥使用量進行精確的計算，進而保證這兩個重要的參量滿足相關的技術要求，避免在施工的過程之中對巷道的圍巖造成不必要的破壞。隨著我國掘進機械裝備的提升，部分條件適宜的巖巷已逐步采用綜掘機替換炮掘，從而有效提高了巷道掘進的安全性和掘進效率。使用綜掘機不光能后減少爆破對圍巖穩(wěn)定性造成的破壞，避免爆破事故的發(fā)生，還能提高掘進效率與支護質(zhì)量，縮短成巷時間及巷道維護時間，從而有效降低生產(chǎn)成本。

1.3 煤礦掘進支護設備落后

煤礦掘進支護設備落后作為當前煤礦掘進支護技術中普遍存在的問題之一，對于煤礦開采工作的安全性有著較大的影響。由于部分企業(yè)使用的掘進支護設備較為落后，這就導致在實際的煤礦開采工作中，支護質(zhì)量不能很好的滿足工程要求。同時，由于設備存在一定的磨損和老化現(xiàn)象，這就導致其在施工中支護性能下降。所以要逐步淘汰落后的支護工藝與設備，這樣才能不斷提升支護質(zhì)量。

2 提升頂板支護技術的方案概述

2.1 完善巷道掘進施工的地質(zhì)勘探工作

在進行巷道掘進施工時首先應該對待掘進區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境進行全面的勘測，充分的了解待掘進巷道區(qū)域的內(nèi)應力狀況，并根據(jù)勘測結果選擇適宜的支護方式，在施工之前制定完善的施工方案。并且在施工前應該對參與施工的技術人員和工作人員進行全面的培訓，確保其全面的了解各項施工內(nèi)容，能夠正確的進行相關的操作。

2.2 采取措施提高巷道支護強度

煤礦巷道在初次掘進的過程之中極容易出現(xiàn)變形和位移的現(xiàn)象，在進行掘進施工的過程中宜采用柔性和剛性相結合的支護結構，進而有效地解決巷道存在的變形和位移問題，盡可能的保證巷道內(nèi)部空間，避免在巷道支護完成之后出現(xiàn)大規(guī)模的巷道返修情況。

2.3 普及新工藝與新技術

現(xiàn)階段隨著機械化、自動化以及智能化技術的快速發(fā)展，煤礦裝備也在快速的向著智能化的方向發(fā)展，與此相對應的煤礦巷道掘進和支護技術都引來了巨大的變革。煤礦企業(yè)在生產(chǎn)的過程之中應該重視技術發(fā)展帶來的巨大的影響，在生產(chǎn)的過程之中積極的引入全新的技術設備，并依據(jù)新的設備開發(fā)出全新的施工工藝，提升掘進的整體效率和支護效果。例如在巷道掘進的過程之中如果遇到較大的斷面層，則可以采用連續(xù)掘進的技術進行施工，以此來降低頂板支護的施工難度。

2.4 完善管理機制

煤礦作為一個高危行業(yè)，只有完善的管理機制才能確保礦井安全生產(chǎn)，進而創(chuàng)造高額經(jīng)濟效益。結合我國當前形勢，要建立一個完善的管理體系，首先要對井下作業(yè)進行安全風險辨識。對于掘進巷道而言，存在的主要風險為頂板、瓦斯、爆破等。不同的掘進巷道，以上風險又有所區(qū)別。這就需要結合實際情況，針對不同的安全風險，分級進行管控。對辨識出的風險管控的過程，實際就是隱患排查的過程，二者時相輔相成的，只有在兩者共同作用下才能確保掘進施工安全。

3 煤礦巷道頂板支護工藝改進

受地理環(huán)境等多方面因素的影響，我國資源儲備狀況為多煤少油，因此煤炭一直是推動我國經(jīng)濟發(fā)展的重要能源。建國以來我國建設了大量的礦井，過去一段時間內(nèi)建設的礦井從技術上講較為落后，隨著技術的不斷發(fā)展，對礦井進行有效的技術升級，將先進的生產(chǎn)技術應用到礦井之中，對于提升煤礦的生產(chǎn)效率，保證煤礦的生產(chǎn)安全具有非常重要的意義。例如我礦在12 采區(qū)運輸下山掘進中，每個斷面周長為9.11m。原來采用Φ18×1.8m 錨桿配合間距0.8m 鋼帶進行支護，每個斷面使用13 根錨桿，錨桿排距0.8m；通過不斷計算與實踐，替換為Φ20＊2.2m 長錨桿配合間距1m 鋼帶進行支護，每個斷面使用10 根錨桿，排距不變。與原支護方案相比，每個斷面少用了3 根錨桿。通過以上方式對巷道支護進行改進后，每100 米巷道少用了375 根錨桿。在巷道支護過程中，通常每打入一根錨桿耗時5min，應用新的支護方式后，單根錨桿支護使用的時間略微有所增加，但整個斷面總體耗時明顯減少，有效地提升了錨桿支護作業(yè)的效率，降低了材料消耗。

表1 為巷道掘進支護優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)表格。由表1 可知，支護方案改進后，錨桿最大軸力降低了2.8%，頂板最大位移量減小了11.62%，頂板塑形變形深度減小了2.7%，由此可知，優(yōu)化后的支護方案具有更高的支護性能，更能滿足當前巷道的使用需求，也使得井下采煤效率得到顯著提升（表1）。

表1 掘進支護方案穩(wěn)定性對比

4 結語

綜上所述，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，生產(chǎn)安全成為了社會群眾關注的重點，加強掘進巷道之中頂板支護技術的研究對于保證煤礦的安全生產(chǎn)具有非常重要的意義。為此相關的技術人員應該加強學習，總結頂板支護方面已經(jīng)取得的經(jīng)驗，積極的引入全新的支護技術從而有效的保障煤礦生產(chǎn)安全。有效提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益,從而推動社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展。