煤礦巷道掘進施工與支護技術探究

馬玉林 高玉龍 張紅軍

摘 要：煤礦施工過程中，巷道的掘進和支護十分重要。掘進施工和支護技術必須具有很高的技術專業性，以保證采掘生產安全。通過對煤礦巷道掘進施工和支護技術進行探究，更好地解決煤礦巷道掘進問題，提升煤礦開采效率。

關鍵詞：煤礦開采;巷道支護;掘進施工

中圖分類號：TD3文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）08-100-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.050

煤礦開采受到地質條件、設備應用、環境因素、技術選擇、人員素質等因素的影響，為了確保煤礦采掘效率，提高開采效益，對巷道掘進施工和支護技術進行研究十分必要。通過優化改善采掘和支護技術，減少采掘過程中風險因素的干擾，減少頂板裸露時間，降低人工作業風險，提升施工安全性。

1 巷道掘進施工和支護技術

煤礦焊道掘進施工是煤礦生產建設中的重要組成部分，采取一定措施和伙房對巖石進行爆破，形成合理的巷道空間，并采取支護技術，為采煤生產提供良好的條件。巷道掘進施工技術中通常采用鉆眼爆破技術，爆破深度由施工技術和施工組織決定。布置炮眼要注意炮眼間隔距離，考慮煤層強度因素。掏槽作業可采用單項掏槽技術，如果是炮眼較深的掏槽，可采用復合式掏槽方式，提高掏槽效率。如果遇到軟煤夾層，掏槽要在軟煤帶進行。如果斷面過小，減少輔助炮眼。煤礦巷道斷面要滿足裝煤作業的需求，采用裝煤機和裝載機相結合的裝煤方式，提升裝煤效率。如果斷面過小，考慮到裝載條件，可選擇小型裝載機械裝煤[1]。

煤礦巷道支護最常見的是錨桿支護技術，錨桿支護應保證錨固區的圍巖處于壓力下，減少對圍巖的拉力，防范和控制離層現象和裂縫變形。錨桿支護的強度是評價支護質量的重要指標，預應力應符合工藝要求。錨桿支護中，預應力擴散是降低支護強度的主要因素之一，采用金屬網、鋼帶等構件，與錨桿結合，提升支護體系的預應力。

2 巷道掘進施工與支護技術中存在的問題

煤礦巷道掘進施工的爆破大多采用鉆爆法，施工效率低，很容易對巖體產生大的影響。在鉆爆施工環節，如何合理控制藥量是影響施工效果的重要因素，這也是施工的難點。在施工中，藥量控制不合理，爆炸點位布置不正確，都會影響巷道施工效果[2]。

巷道掘進施工受到地理地質條件等環境因素的影響，施工人員要對煤層頂板支護技術進行合理設計，根據實際面臨的情況制定和采取措施。由于不同煤礦的地理位置不同，地質構造也有差異，要根據實際情況改進掘進施工和支護技術，適應實際環境的需求。遇到褶曲斷層的地質構造情況時，煤層厚度變化劇烈，需要采用更加精細化的掘進施工和支護技術。一旦支護技術不當，支護穩定性不足，將導致煤礦巷道坍塌垮落，極易發生生產安全事故。

煤礦巷道圍巖的穩定性差，尤其是圍巖結構比較復雜的情況下，不僅掘進施工和支護難度大，而且很容易出現移位或變形的情況。如果缺乏有效的安全技術措施，將損壞巷道。煤礦巷道巖層松軟的情況下，對巷道支護技術的安全性要求也較高，如果支護技術的安全性不夠，沒有妥善的安全防范措施，就難以滿足巷道施工的安全性要求。圍巖巖體在施工中容易變形，如在掘進施工中，巖體遇水，巷道承受壓力增大，發生膨脹變形，損壞支護結構。此外，在巷道掘進施工中，因外界水文或地質等因素的影響，煤層頂板處容易發生脫落，巖層容易出現片幫，發生頂板裂縫的問題，這些都會影響巷道施工的安全性，導致嚴重的冒頂事故。

3 巷道掘進施工技術應用分析

巷道掘進過程中可采用深孔搭配的方式，在不同角度上進行斜眼掏槽。注意抓好兩頭，然后帶動中間爆破，這樣布置爆破孔的方式可以提升循環進尺和炮眼利用率，得到較好的爆破效果。爆破過程中要嚴格控制爆破鉆數、鉆眼深度、鉆眼角度、炸藥的類型，嚴格計算炸藥藥量，不能偷工減料，也不能過量，嚴格遵循爆破標準，保證爆破技術效果，保證生產施工安全。在爆破循環作業中，要對多個環節進行統籌協調，提升施工作業的整體效率[3]。

巷道掘進應選擇適宜的設備。一方面，要考慮施工作業環境，如礦區實際情況、自然條件因素等，包括整個礦層的承載力，根據承載力的高低確定掘進施工技術。如果施工作業巖層硬度高，必須選擇耐磨硬度高的截齒設備。另一方面，要盡量為掘進施工創造最有利的條件。掘進施工中，與巖層接觸的主要部件是截齒，這個部位是承載外部沖擊力最大的部件，是最容易故障和損耗的部件。在與巖層的摩擦過程中，截齒溫度會急速上升，所以必須選擇耐高溫耐磨損的材質。另外，掘進施工選用濕式作業的方式，不僅能夠解決截齒溫度升高的問題，而且可以降低環境污染，提高掘進施工效率。

傳統煤礦掘進施工的運輸方式主要是絞車，運輸效率低，人力成本高。近年來，膠帶運輸的方式是越來越多煤礦企業的選擇。利用膠帶輸送設備以水平緩沖矸石倉的方式實現煤炭和設備的運輸，對工作人員、矸石進行分離，并與其他設備連接使用，可以提升運輸效率，且人力成本更低，操作十分方便，有效提升矸石輸送穩定性、安全性。

巷道掘進過程中，降塵和通風技術是施工生產安全和環保的基礎保障。降塵防塵主要包括注水降塵、噴霧降塵、除塵器降塵。注水降塵是在煤層源頭處防止粉塵產生，在煤層的孔中注入壓力水，滲透進煤層。這種方式要注意應用條件，當煤層含水量較高或過低時，注水效果不明顯，防塵效果不理想。在煤層開采前，可在鉆頭上加水，增加煤層含水量。除塵器的類型越來越多，包括機械除塵器、濕式除塵器、電動除塵器、過濾除塵器等。目前，應用較為普遍的是除塵風機，除塵效果好，但其設備體積大，占地面積多，維護不方便。不同施工環節的除塵側重點不同，掘進施工中應注意風量調節，確保除塵設備與煤礦巷道掘進實際情況相結合。為提高防塵效果，可將防塵網設置在驅動單元車廂上，使防塵裝置和掘進裝置同步進行，提高防塵及時性。在巷道支護作業中，可采用除塵器進行除塵。將除塵器安裝在噴射器的后方，利用除塵器吸附巷道空氣中的煤塵。如果除塵設備距離施工作業地點較遠，為提高對煤塵吸附的有效性，要設置凈化水幕。此外，在施工物料進入到井下前，先用水濕潤，減少設備運行時煤塵升揚。

4 巷道支護技術應用分析

巷道支護主要技術包括混凝土支護、錨桿支護、管棚支護。

混凝土支護是使用混凝土材料，通過噴射工藝對巷道周圍的巖層加固，施工過程要注意施工距離的合理設計。先將混凝土噴射在錨桿周圍，然后進行復噴。噴射混凝土的距離和噴射面積要嚴格符合施工技術要求。還可以采用混凝土砌塊的方式進行支護。但是這種支護成本較高。當巖層發生改變時，混凝土支護技術的效果往往不理想。這種支護技術受到條件的很多限制，在一些特殊情況中可采用。

在巷道周圍巖層加入錨桿，起到對周圍巖層加固的作用，錨桿支護可以有效緩解巷道周邊壓力，而且優化內部結構。如果巖層為層狀結構，可以采用組合錨桿支護技術，如懸吊時加固支護模式，大大提升巖層穩定性。組合梁錨桿支護技術是在巖石層的巷道中進行多層加固，使巷道環境更加穩定。錨桿支護是目前應用最廣泛的一種支護技術。

管棚支護是在巷道挖掘前，在作業區的地面和孔一致的位置埋設好管道，要注意測量和布局規劃，避免埋管道時出現孔位交叉的情況。鉆孔時應選擇硬度高的合金材料設備進行施工。管棚孔打好后，結合鋼腳手架，完成平面排架搭建。這種支護技術在地質復雜的情況中應用越來越少，已經被先進的支護方式逐漸取代。

除了單獨的支護技術，兩種或多種支護技術聯合應用越來越常見，例如錨桿錨索支護技術，利用錨桿構件進行圍巖支護，利用錨索將外延承載層和錨桿衍生的承載層連接，提升了巖層承受力面積，使支護效果更加明顯。

5 結語

綜上所述，煤礦巷道掘進施工和支護施工對于技術的要求越來越嚴格，施工技術選擇和設計是否科學合理直接影響著采礦工程的安全和效益。隨著煤礦開采深度的增加，開采情況越來越復雜，技術人員必須對實際條件、因素進行全面分析，確定科學的施工技術，統籌協調各個作業環節，使巷道掘進施工和支護得到可靠保障，為采礦生產目標實現奠定良好基礎。

參考文獻

[1] 項俊良.煤炭采礦工程巷道掘進和支護技術的應用分析[J].礦業裝備，2018（1）：96-97.

[2] 劉強，任光友.煤礦巷道掘進施工與支護技術研究[J].科技創新導報，2018，15（20）：54，56.

[3] 肖丁.煤礦巷道掘進和支護技術的質量探討[J].礦業裝備，2020（4）：122-123.