煤炭采礦工程巷道掘進和支護技術的運用芻議

楊龍鋒

摘要：經(jīng)濟發(fā)展加大了對礦產(chǎn)資源的需求，煤炭資源開采越來越深。為了能繼續(xù)開采埋藏在更深層次、賦存更復雜的煤炭資源，煤炭企業(yè)需要借助先進科學安全的技術。本文通過分析煤炭采礦工程巷道掘進與支護技術的狀況以及影響因素，指出目前在煤炭采礦工程中巷道掘進以及支護技術存在的問題，并根據(jù)問題提出相應的解決之策。

關鍵詞：煤炭采礦工程；巷道掘進；支護技術

我國經(jīng)濟與科學技術的發(fā)展，對礦產(chǎn)資源的需求不斷增加。煤炭作為重要的資源，是我國經(jīng)濟快速發(fā)展的主要能源之一，采礦行業(yè)在我國經(jīng)濟發(fā)展過程中起到了無法代替的作用。為了能開采埋藏較大的煤炭資源，需要運用先進安全的科學技術，煤礦企業(yè)需要選擇安全的巷道掘進技術以及礦井內(nèi)部的巷道支護技術，以此保障人員的安全以及科學合理開采礦產(chǎn)資源。

1.煤炭采礦工程巷道掘進與支護技術

在開采煤炭資源的整個采礦過程中，需要重點關注的是巷道掘進以及巷道支護兩環(huán)節(jié)。

在開采煤礦的環(huán)節(jié)中，巷道掘進是巷道支護工作的基礎與前提。在巷道掘進中大多采用的是直眼掏槽與斜眼掏槽技術相結合的方式進行作業(yè)。煤礦的巷道如果要經(jīng)過軟巖夾層，在這種情況下，就需要利用斜眼掏槽技術，而且一旦遇到斷面較大的情況，還需要增加輔助眼等[1]。在開采煤礦的巷道掘進中，要整體將所用設備進行優(yōu)化，形成一體化的掘進系統(tǒng)。

在巷道掘進工作結束后，就需要對煤礦周邊地質(zhì)條件不穩(wěn)定的地段進行支護，以便更好地保護巷道。整個支護工作都是以預留煤柱為中心進行的，既要保證巷道的下區(qū)段與上區(qū)段都要有預留煤柱，也要保障以預留煤柱為中心進行通風處理以及巷道的排水工作等。同時還要采取科學合理的方法、技術來保障巷道的穩(wěn)定性。要通過科學的計算，估計預留煤柱的長寬、抗壓性以及其他數(shù)據(jù)，要對預留煤柱進行維護與管理。

2.煤炭采礦工程巷道掘進與支護技術的影響因素

2.1地應力因素

在煤炭采礦過程中，地應力因素在開采進度中的影響是非常大的。地應力是地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了內(nèi)應力在能量釋放的過程，發(fā)生地質(zhì)構造運動，這是自然環(huán)境影響，人為不可控[2]。地應力因素在巷道掘進時的影響很大，具體表現(xiàn)使巖石體位移、支撐物變形以及煤層壓松等現(xiàn)象，嚴重的可能導致工程塌陷。因此，為了解決這些問題，保障工程順利進行，在巷道掘進以及對巷道支護作業(yè)時，需采取科學合理的技術方法進行保護，以此克服自然環(huán)境因素的影響。

2.2巷道圍巖強度因素

在煤礦開采過程中，巷道的穩(wěn)定性與圍巖強度密切相關，圍巖強度高，則巷道穩(wěn)定性強[3]。在施工過程中，也經(jīng)常遇到軟巖類巖石，為了保障施工人員和工程安全，保障施工順利進行，在工程開始之前，要在勘察并結合圍巖強度分析的基礎之上，采取合理的支護技術。在對圍巖進行勘察中，特別注意對地應力的承載力進行分析，因為對地應力的承載能力與頂板位移的大小是息息相關的，當承載地質(zhì)應力的能力強的時候，巷道支護技術就能發(fā)揮相應的支撐能力以及保護能力。總之，在巷道掘進施工過程中，有關工作人員要特別關注圍巖強度帶來的影響，保障圍巖的強度在一定程度上是有利于提高巷道掘進的安全性以及支護的有效性，保障工程效益、提高工作效率。

2.3巷道斷面尺寸以及形狀因素

巷道是井下生產(chǎn)的動脈，巷道的斷面形狀直接影響到煤炭開采的安全與經(jīng)濟效益[4]。在煤炭采礦的巷道掘進施工中，對巷道圍巖應力的相關優(yōu)化工作是必不可少的，與此同時還要進行保護支撐。否則，就會造成斷面出現(xiàn)應力不均勻的情況。為了解決這一問題，使應力能夠得到分散，在巷道掘進與支護技術中要嚴格控制巷道斷面的尺寸以及大小。

3.煤炭采礦工程巷道掘進與支護技術運用中存在的問題

3.1設備問題

改革開放以來，為滿足更多的煤炭資源需要，對開采煤炭的技術運用方面也是一個挑戰(zhàn)，且目前開采煤炭的難度也越來越大。既使科學技術在不斷發(fā)展，煤礦掘進的支護設備也有了一定的改善，但大部分的煤礦企業(yè)還是采用的較為陳舊的掘進機或者是錨索機。運用最普遍的懸臂式掘進機，需要施工人員共同配合進行作業(yè)，因此該設備的機械化程度較低，帶來的工作效率也不高。再加上錨索機和懸臂式掘進機這兩種設備所采用的方式都比較傳統(tǒng)，沒有什么創(chuàng)新，對巷道進行測量的時候也不夠精確，導致工作效率低下，既不能保障巷道支護質(zhì)量，也不能滿足實際運用的需要，在一定程度上也不能保障施工的安全。

3.2材料問題

煤炭開采工程是一項對安全系數(shù)要求很高的工作，因為支護材料問題導致的安全事故在煤炭采掘中發(fā)生的頻率較高。一般安全事故，像煤礦頂板塌陷等問題，造成這種事故的因素比較復雜。比如地震、泥石流等自然災害影響，也有巷道支護材料不合格和設備老舊等問題。因為材料以及設備不合格，無法承受頂板的重量導致頂板塌陷事故發(fā)生。要保證支護技術在巷道掘進中發(fā)揮作用，需要做保障頂板的穩(wěn)固，不僅要求巷道掘進的機械化程度高，還要求支護設備以及支護材料不斷更新改善，做到更好的質(zhì)量保障，減少因設備、材料的不合格導致頂板塌陷而帶來的人員傷亡與經(jīng)濟損失。

3.3技術問題

在煤炭開采技術工程中，常用的技術主要有兩類：一是綜合開采法，二是鉆爆法。在結合煤礦當?shù)氐淖匀画h(huán)境、圍巖情況以及工作環(huán)境的基礎上選擇合適的開采技術。針對不同的工作環(huán)境，在開采煤炭，進行巷道掘進作業(yè)時發(fā)揮好開采技術的作用，不僅需要提高掘進的機械化水平，還要提高設備的科學性。從而減少由于這些問題帶來的經(jīng)濟損失以及人力資源的消耗。科學的開采技術以及良好的配套設施是進行巷道掘進或者工程順利開展的基礎。工程的快速推進，還要求工程人員以及作業(yè)團隊具備良好的專業(yè)知識和技術，因此，要加強工作人員的科學技術、安全意識以及采礦相關知識的培訓、以此來提高整個工作團隊的綜合素質(zhì)。

4.煤炭采礦工程巷道掘進與支護技術的運用要點

4.1煤炭采礦工程巷道掘進技術的運用要點

（1）地質(zhì)勘探工作準備。在進行煤炭采礦工程巷道掘進時，要考慮到地質(zhì)結構以及自然環(huán)境對整個工程施工的影響。因此要重視地質(zhì)結構的勘探工作，科學合理地利用先進勘探技術對地質(zhì)結構進行仔細探測，提高勘探的效率與質(zhì)量[5]。目前，我國在采礦工程的地質(zhì)勘探方面所運用的技術還需要提升。煤礦企業(yè)在進行煤炭采礦工程的過程中，工程施工人員在進行作業(yè)時，要結合企業(yè)實際情況、采礦工程的實際情況以及自然環(huán)境進行采礦工程的巷道掘進與支護等。

（2）綜合機械化掘進。目前，我國在已經(jīng)研發(fā)了許多類型的掘進機器，同時也通過了三種實際操作的掘進技術。比如：低下煤礦綜合技術掘進、半煤半巖石技術掘進、全煤巖技術掘進。這些掘進技術的運用都需要機械，目前運用最廣的就是懸掛式掘進機、電鉆機以及轉(zhuǎn)換機，通過這些高科技的機械協(xié)作完成掘進作業(yè)[6]。懸掛式掘進機在整個煤炭采礦巷道掘進過程中發(fā)揮著不可代替的作用。因此，國家在一定程度上還大力支持研發(fā)新型的懸掛掘進機，幫助煤炭采礦行業(yè)進行巷道掘進時的開采力度，這在一定程度上提高了工作效率，在有限的時間內(nèi)實現(xiàn)了更大的經(jīng)濟效益。

（3）瓦斯排放工作。在煤炭采礦工程巷道掘進時，不僅要考慮到地質(zhì)勘探因素的影響，還要分析當?shù)丨h(huán)境對巷道掘進的影響，特別是環(huán)境是否安全。在掘進施工過程中，產(chǎn)生瓦斯是毋庸置疑的。因為瓦斯是一種易燃易爆的氣體，所以當巷道中瓦斯含量過高，這樣的情況下是容易引發(fā)爆炸事件。總之，在巷道掘進的過程中，相關工作人員要密切關注瓦斯含量與濃度，要積極采取科學有效的方式對瓦斯進行排放，降低整個巷道中瓦斯含量。以便保障施工人員的安全。

（4）巷道掘進施工工藝。當前，針對煤炭采礦巷道掘進時所采取的施工技術主要是直眼掏槽與斜眼掏槽兩種方式。但在針對當前施工工藝上的問題，進行施工作業(yè)時，要嚴格按照有關規(guī)章制度進行，采取多道工藝相結合的方式進行交叉作業(yè)，即可提高公共效率，又可提高施工效益以及巷道掘進的進度。

（5）通風防塵工作。在施工人員進行巷道掘進時，煙塵粉末會飄浮在空氣中，甚至還有一些具有危害性的氣體，比如二氧化碳與瓦斯等。因此，在巷道中對一些煙塵粉末與危害性氣體的及時排放是非常重要的，關乎工作人員的人身安全以及工程安全。一般在巷道中排放危害氣體的方式就是通風防塵，這就要求在巷道內(nèi)部安裝通風系統(tǒng)，要根據(jù)實際情況做出選擇，是需要設備通風還是自然通風，必要的時候要借助通風機完成，以便更好地配合通風系統(tǒng)的完善。針對粉塵，在必要的時候，要借助除塵器進行粉塵的吸收，以此營造出好的施工環(huán)境。

4.2煤炭采礦工程巷道支護技術的運用要點

（1）錨索支護技術。在采礦巷道掘進施工過程中，當遇到復雜的地質(zhì)時，要考慮軟巖的巷道支護。因為軟巖類巖石容易變形，穩(wěn)定性較差，再加上容易被風化，所以，當掘進施工遇到軟巖的時候，要采取必要的措施保護好巷道。國際上，在巷道支護技術研究提出許多方法，但都不適用于高應力影響下的軟巖巷道支護需要。在我國現(xiàn)階段，有專家學者提出了錨索支護技術。錨索支護技術能夠很好地解決因地應力影響而帶來的軟巖問題。通過這樣的技術能夠很好地控制圍巖的狀況，在一定程度上增強了圍巖的堅固性與穩(wěn)定性。

（2）錨桿支護技術。在煤炭開采巷道掘進施工中，軟巖這一類的圍巖類型在施工中比較常見。因此，為了解決因地質(zhì)結構帶來的自然問題，現(xiàn)在較多施工企業(yè)都采用了錨桿支護方式，通過這種技術來解決軟巖給巷道帶來的問題。通過運用錨桿支護技術，對錨桿增強應力，提升圍巖的承重力，從而實現(xiàn)對巷道的有效保護。再加上可以依據(jù)圍巖的實際情況采取相應的支護，在一定程度上降低了支護成本與掘進成本，因此被廣泛運用。

（3）U型鋼支護技術。在巷道掘進過程中，巷道因為會受到高應力的影響，因此很容易產(chǎn)生變形的問題。為了抵抗高應力對巷道造成的變形，可以通過安裝金屬支架來進行保護。目前，運用最廣泛的就是U型鋼支護技術。U型鋼支護技術在巷道保護中的運用，可以保障巷道的質(zhì)量與安全。U型鋼支護技術的運用對金屬支架的要求很高，要求其金屬支架具有很強的靈活性與伸縮性，能夠抵抗高應力的影響，使得圍巖不變形，充分發(fā)揮支護作用。

（4）永久性支護技術。在煤礦巷道掘進過程中，為了保證煤礦周圍的圍巖不受到危害。不僅要在掘進時科學合理的安排挖掘距離，還要確保所選擇的錨桿是否符合實際運用。在錨桿安裝結束后，相關工作人員要噴灑一定程度上的標釘以及噴灑符合標準的混凝土，然后進入下一步操作工序，在所有步驟都結束后，相關工作人員要認真檢查任務以及安裝情況，避免在工作狀態(tài)下發(fā)生塌陷。

5.結語

隨著改革開放的不斷推進，對礦產(chǎn)資源的需求也不斷增加。科學技術的發(fā)展不斷提升礦產(chǎn)領域的技術水平。為了合理地開采以及利用礦產(chǎn)資源，提升煤礦開采的安全以及效率，煤礦企業(yè)要選擇合適的掘進技術以及支護技術，提高煤礦巷道掘進效率以及支護質(zhì)量，從而推動煤礦企業(yè)的安全和科學的發(fā)展，保障工人的生命及安全。

參考文獻：

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