煤礦掘進(jìn)支護(hù)中存在問題及應(yīng)對(duì)措施

馬 勇，馬 強(qiáng)，張?jiān)贊?/p>

（兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧二號(hào)煤礦，山東 濟(jì)寧 272072）

當(dāng)前社會(huì)對(duì)煤炭資源的需求越來越高，煤礦挖掘領(lǐng)域也有了很大發(fā)展。在煤礦開采中，大多采用地下開采方式，但地下開采方式具有一定危險(xiǎn)性。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在地下開采過程中出現(xiàn)意外的概率比較高，整體危險(xiǎn)系數(shù)較大，對(duì)于工作人員的安全保障較低。這是由于在煤礦掘進(jìn)工作中，會(huì)從地表向內(nèi)部進(jìn)行挖掘，從而導(dǎo)致巖層不穩(wěn)定。一旦穩(wěn)定性遭到破壞，巖層內(nèi)部就會(huì)發(fā)生變形，從而造成巖層移位，導(dǎo)致巖層崩塌，直接給現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境的安全性造成影響，甚至發(fā)生意外事故。因此，相關(guān)部門必須重視工作環(huán)境安全系數(shù)的提高，加強(qiáng)煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)運(yùn)用的熟練程度。目前工程建設(shè)安全性受到了普遍關(guān)注，煤礦掘進(jìn)工程安全強(qiáng)化也因此受到了一定重視。基于此，應(yīng)該更進(jìn)一步注重煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的完善與優(yōu)化，針對(duì)在煤礦掘進(jìn)支護(hù)中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行思考與探討，不斷對(duì)煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提高整體安全指數(shù)。

1 煤礦掘進(jìn)支護(hù)的概況

目前我國(guó)煤礦開采需要實(shí)施井下作業(yè)，核心環(huán)節(jié)則是對(duì)巷道進(jìn)行挖掘，以保證煤礦開采以及運(yùn)輸作業(yè)的順利完成，因此地下開采與運(yùn)輸是不可避免的。但是地下環(huán)境本身具有一定不確定性以及危險(xiǎn)性，在不了解實(shí)情的情況下實(shí)施地下開采會(huì)加劇后果的不確定性。相比地面工程，地下工程的環(huán)境會(huì)更加惡劣，也更加復(fù)雜，開采人員面臨的危險(xiǎn)因素也比較多。即使事先對(duì)地下環(huán)境進(jìn)行勘探，也不能完全避免危險(xiǎn)出現(xiàn)的可能性。因此在煤礦開采與運(yùn)輸環(huán)節(jié)，可能會(huì)出現(xiàn)倒塌、人員傷亡等情況，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。因此在地下工程開展中，工作人員應(yīng)對(duì)煤礦掘進(jìn)支護(hù)的相關(guān)技術(shù)與質(zhì)量加以關(guān)注，充分保證巖層的穩(wěn)定性與支護(hù)工作的輔助性，提高煤礦掘進(jìn)支護(hù)質(zhì)量，從而促進(jìn)煤礦掘進(jìn)工程建設(shè)的順利開展，保障工作人員的安全。

2 煤礦掘進(jìn)支護(hù)中易出現(xiàn)的問題

2.1 巷道建設(shè)的問題

基于煤礦掘進(jìn)支護(hù)現(xiàn)狀可以看出，某些煤礦企業(yè)為了節(jié)省成本，經(jīng)常忽略地下實(shí)際情況，沒有對(duì)可能出現(xiàn)的意外事故進(jìn)行防備，進(jìn)而導(dǎo)致巖層的崩塌，造成人員與經(jīng)濟(jì)利益損害。目前的煤礦掘進(jìn)周期得以縮短，為了了解其周期，在巷道建設(shè)中把原先的巖巷改為煤巷。所謂巖巷，是指在掘進(jìn)的截面中，巖石占全部或者是大部分的面積，同理煤巷是指在掘進(jìn)的截面中，煤礦占全部或者是大部分的面積。顯然兩者的區(qū)別在于巖巷主要是進(jìn)行開采煤礦與通風(fēng)的通道，主要是巖石，開采出來的煤礦較少。而煤巷則相反，主要是進(jìn)行采煤，絕大部分開采的是煤礦。因此，為保證采掘成效，縮短采掘周期，還應(yīng)該積極進(jìn)行煤巷建設(shè)。另外，在巷道斷面方面目前也有了一定的研究成果[2]。原先的方式主要是小型斷面，現(xiàn)在主要是大型斷面。大型斷面的開采模式可以有效地加快煤礦的開采速度，提升人員工作的便利性。另外，巷道橫截面也應(yīng)該變?yōu)榫匦谓孛妫@種截面方式可以提高整個(gè)煤礦掘進(jìn)工程的效率。

對(duì)于工程通風(fēng)的問題也應(yīng)該極其重視，地下的氣體較為復(fù)雜，同時(shí)，在開采過程中也會(huì)產(chǎn)生一些氣體的排放。在封閉式的地下環(huán)境中，氣體不容易散發(fā)，會(huì)給工作人員的安全與工作效率產(chǎn)生消極的影響。因此在地下工程施工時(shí)，一定要注意通風(fēng)，并且要及時(shí)進(jìn)行氣體的發(fā)散，保證地下空氣質(zhì)量良好。除此之外，對(duì)于巷道建設(shè)的其他方面也需要加以重視，比如還需要重視巷道的挖掘深度、挖掘方式等等。同時(shí)，工作人員還需要在巷道建設(shè)前對(duì)地下環(huán)境進(jìn)行勘察，在施工過程中嚴(yán)謹(jǐn)判斷巷道的挖掘深度，一定要在保證施工人員安全的前提下盡可能加大挖掘深度。

2.2 支護(hù)設(shè)備更新的問題

在煤礦掘進(jìn)工程中，技術(shù)設(shè)備起到很重要的作用。煤礦的開采、巷道的挖掘、煤礦的運(yùn)輸?shù)鹊榷夹枰褂孟冗M(jìn)的技術(shù)設(shè)備，保障煤礦掘進(jìn)支護(hù)工程順利運(yùn)行也離不開技術(shù)設(shè)備的支持。因此支護(hù)設(shè)備的質(zhì)量在煤礦掘進(jìn)支護(hù)工作中尤為重要。在國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的推動(dòng)下，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也變得越來越激烈，企業(yè)為了提高經(jīng)濟(jì)效益，在工程中采用低成本的施工模式，以成本的最小化來達(dá)到提高收益的目的。在煤礦掘進(jìn)支護(hù)工具使用中，很多企業(yè)選擇成本較低、保護(hù)力度較小的支護(hù)工具，例如使用硬水泥塊錨桿、樹脂錨桿等。由于工作人員沒有根據(jù)礦井的實(shí)際情況選擇可以保護(hù)巖層狀態(tài)的支護(hù)手段，支護(hù)工具達(dá)不到保護(hù)要求，導(dǎo)致巖層不穩(wěn)定，進(jìn)而引起巖層崩塌、人員傷亡等施工事故的發(fā)生。對(duì)于復(fù)雜的地下工作環(huán)境，應(yīng)該重視巖層的穩(wěn)定性，選擇高保護(hù)強(qiáng)度的支護(hù)工具進(jìn)行煤礦掘進(jìn)。選擇低強(qiáng)度的設(shè)備工具不能產(chǎn)生較好的保護(hù)作用，可能會(huì)導(dǎo)致工程耗費(fèi)更多的人力物力資源，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。為了保證設(shè)備的有效性，需要及時(shí)對(duì)煤礦掘進(jìn)支護(hù)所使用的設(shè)備進(jìn)行定期檢測(cè)與更新，只有保證設(shè)備運(yùn)行正常，才能更好地保障煤礦掘進(jìn)工程的安全性，確保開采施工的順利進(jìn)行[3]。

2.3 機(jī)械化程度的提升問題

機(jī)械化程度同樣影響著煤礦開采成效，機(jī)械的自動(dòng)化程度越高，就越有利于工作人員的安全。我國(guó)煤礦掘進(jìn)工程主要是使用懸臂掘進(jìn)機(jī)的方式，這種方式依賴于人工進(jìn)行作業(yè)，需要用到大量工具，勞動(dòng)力的投入較大，工作的危險(xiǎn)程度也較高。人工作業(yè)很容易產(chǎn)生安全事故，人員的安全在施工過程中得不到保障，同時(shí)人工作業(yè)存在不穩(wěn)定性，工作人員可能會(huì)因?yàn)槭韬龆斐沙绦虺鲥e(cuò)，難以保證較高的工作效率。無論哪種情況，對(duì)于煤礦掘進(jìn)工程的施工都具有一定的消極影響。因此，應(yīng)該提高煤礦掘進(jìn)的機(jī)械化程度，減少人力資源的投入，確保人員的相對(duì)安全。與此同時(shí)，自動(dòng)化還能促使工作效率得到提高，加快煤礦的開采速度，值得進(jìn)行分析探究。

3 煤礦掘進(jìn)支護(hù)中存在問題的應(yīng)對(duì)措施

3.1 采用吊環(huán)式前探梁

為了應(yīng)對(duì)煤礦掘進(jìn)支護(hù)中存在的問題，可以采用吊環(huán)式前探梁方式進(jìn)行。在吊環(huán)式前探梁的使用過程中，需要進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的建設(shè)及管理，防止出現(xiàn)空白作業(yè)的情況。對(duì)于吊環(huán)式前探梁采用的材料需要謹(jǐn)慎選擇，比如可以選擇1號(hào)工字鋼等材料，長(zhǎng)度也需要注意，不能低于3 m。在建設(shè)中，吊球的存在是具有重要作用的，它所具備的固定作用要求吊球與吊環(huán)式前探梁之間需要控制好強(qiáng)度的平衡性，否則容易產(chǎn)生失衡問題。為了保證煤礦挖掘工程平穩(wěn)施工狀態(tài)，吊環(huán)式前探梁的建設(shè)需要處于巷道的中線上，為開采工作的正常施行奠定基礎(chǔ)。中間的吊環(huán)式前探梁與兩側(cè)的距離要注意保持好，控制在1 m，同時(shí)也要注意吊環(huán)式前探梁的固定，確保固定的效果，使煤礦掘進(jìn)支護(hù)工程施工更加穩(wěn)定。吊環(huán)式前探梁見圖1。

圖1 吊環(huán)式前探梁示意圖

3.2 采用吊鏈?zhǔn)角疤搅?/h3>

與吊環(huán)式前探梁類似，在吊鏈?zhǔn)角疤搅航ㄔO(shè)過程中也需要進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的建設(shè)及管理。在材料選擇方面，吊鏈?zhǔn)角疤搅嚎梢圆捎忙行弯摰炔牧线M(jìn)行建設(shè)，長(zhǎng)度不能低于3.5 m。其中吊球的作用與吊環(huán)式前探梁類似，也是產(chǎn)生固定作用。在吊鏈?zhǔn)角疤搅旱慕ㄔO(shè)中，同樣要求將中間與兩側(cè)的距離控制在1 m，并對(duì)吊鏈?zhǔn)角疤搅哼M(jìn)行加固，加強(qiáng)穩(wěn)定的效果。在吊鏈?zhǔn)角疤搅旱拇罱ㄖ校残枰谙锏赖闹芯€上進(jìn)行，對(duì)于支護(hù)過程中可能會(huì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)防，并及時(shí)對(duì)問題加以解決。總的來說，吊環(huán)式前探梁與吊鏈?zhǔn)角疤搅河泻芏嘞嗨频牡胤剑窃诖罱ㄖ羞€是存在著很大的不同。盡管如此，兩者的目的都是提高煤礦掘進(jìn)支護(hù)的質(zhì)量水平，促進(jìn)煤礦掘進(jìn)工程的施行效果。

3.3 結(jié)合單體柱、π型鋼前探梁

在煤礦掘進(jìn)支護(hù)中，要注意結(jié)合單體柱、π型鋼前探梁進(jìn)行施工。在采用π型鋼這一材料的時(shí)候，注意長(zhǎng)度不能低于3.5 m，在其建設(shè)的過程中，需要采用外柱式單體液壓裝置進(jìn)行處理，從而更好地實(shí)現(xiàn)煤礦掘進(jìn)工作的順利進(jìn)行。與上述兩種方式具有相似的地方，這種方式也需要重視距離這一元素。每個(gè)前探梁之間的距離需要大于1 m，要控制好它們的間距。由于在進(jìn)行單體柱、π型鋼前探梁的結(jié)合使用時(shí)，需要采用外柱式單體液壓，因此液壓裝置也需要準(zhǔn)備充分，每個(gè)前探梁所需要的液壓裝置不能少于3個(gè)。另外，還需要注意超前支護(hù)的距離以及幫面的間距，防止出現(xiàn)意外情況。為了保證整體施工安全，工作人員需要提前對(duì)地質(zhì)進(jìn)行勘察，對(duì)液壓裝置進(jìn)行檢測(cè)，保證結(jié)合單體柱、π型鋼的前探梁存在穩(wěn)定性。同時(shí)也需要清理好存在的浮石，在保證煤礦掘進(jìn)工程安全性之外，有效地促進(jìn)煤礦掘進(jìn)工程的高效率發(fā)展[4]。

3.4 使用混凝土材料進(jìn)行永久性支護(hù)

采用混凝土材料進(jìn)行支護(hù)，需要考慮巷道的使用期限。這一支護(hù)方式對(duì)于巷道有所要求，如果巷道的使用期限符合標(biāo)準(zhǔn)，那么就可以使用混凝土材料對(duì)煤礦掘進(jìn)工程進(jìn)行永久性支護(hù)。在采用這一方式時(shí)，需要對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行提前檢測(cè)，分析混凝土材料的使用是否會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成消極影響，并且就可能產(chǎn)生的消極影響提出具有可行性的解決方式。若是方式可行且有效，則可以使用混凝土進(jìn)行支護(hù)，否則不適用。在使用的過程中，需要時(shí)刻關(guān)注巖層的狀況，確保巖層的相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)于可能出現(xiàn)的突發(fā)狀況進(jìn)行防范。錨網(wǎng)噴支護(hù)、石碹支護(hù)、混凝土支護(hù)等幾種支護(hù)方式都屬于采用混凝土材料進(jìn)行永久性支護(hù)的方式，在煤礦掘進(jìn)支護(hù)過程中，工作人員可以選擇更有利的支護(hù)方式，保證掘進(jìn)工程的安全。在進(jìn)行支護(hù)的過程中需要同時(shí)關(guān)注安全與效率問題，選擇使用的支護(hù)方式后，要進(jìn)行合理的安全測(cè)評(píng)，考慮可能出現(xiàn)的安全問題。在支護(hù)的過程中，要判斷好噴射的距離，避免出現(xiàn)效率低下的情況。可以在掘進(jìn)的工程中安裝臨時(shí)錨桿這一裝置，對(duì)于周邊的混凝土稍微實(shí)行噴射，保障煤礦掘進(jìn)支護(hù)質(zhì)量的提高，促進(jìn)工程效率以及安全性能的提高。

除了上述的應(yīng)對(duì)措施以外，還有很多可以提高煤礦掘進(jìn)支護(hù)質(zhì)量的措施。比如提高技術(shù)的利用率，及時(shí)對(duì)支護(hù)設(shè)備進(jìn)行更新優(yōu)化。煤礦掘進(jìn)離不開設(shè)備的支持，支護(hù)工作也離不開技術(shù)的加持，設(shè)備的運(yùn)行好壞直接會(huì)影響到支護(hù)質(zhì)量，從而影響煤礦掘進(jìn)工程的開采效果與安全系數(shù)。因此，應(yīng)該及時(shí)對(duì)煤礦掘進(jìn)的支護(hù)設(shè)備進(jìn)行更新，以實(shí)現(xiàn)高效率發(fā)展。提高機(jī)械化程度，降低人工作業(yè)的比例。自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)相較于人工具有更高的安全性和效率，機(jī)械化代替人工操作是現(xiàn)代工業(yè)化的要求，因此要進(jìn)一步提升機(jī)械化程度，減少勞動(dòng)力的投入，促進(jìn)工作效率的提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

煤礦掘進(jìn)支護(hù)工作的質(zhì)量和水平直接決定了煤礦開采的安全與效率，因此在煤礦業(yè)發(fā)展越來越成熟的當(dāng)下，煤礦掘進(jìn)支護(hù)工作也越來越受到重視。由于煤礦的開采處于地下，環(huán)境較為復(fù)雜，因此煤礦掘進(jìn)支護(hù)也具有一定的困難。在支護(hù)過程中存在一些容易被忽視的問題，需要工作人員加以警惕，對(duì)容易出現(xiàn)的問題采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，不斷進(jìn)行煤礦掘進(jìn)支護(hù)的創(chuàng)新與優(yōu)化，努力解決現(xiàn)階段容易出現(xiàn)的問題。同時(shí)對(duì)未來發(fā)展方向進(jìn)行創(chuàng)新探索，始終走在煤礦業(yè)發(fā)展的前沿。