試析煤礦開采技術與掘進支護技術

張軍

（新疆哈密英格瑪煤電投資有限責任公司，新疆 哈密 839000）

煤礦開采是安全風險較大的行業之一，其發展情況受到了社會各界的廣泛關注。近年來，在科技不斷進步的背景下，越來越多的先進煤炭開采技術和掘進支護技術應運而生，為礦山深度開采提供了技術保障，在一定程度上提高了開采過程的技術含量。但不可否認的是，隨著開采難度的增加，安全隱患也越來越多，并且在掘進過程不可避免地遇到復雜地質和堅硬巖體，一旦操作不當，就會為現場設施設備和技術人員造成威脅。所以在開采過程中引入高強支護技術至關重要，通過增強支護結構的穩定性，全面提高作業過程的安全性，為現場設施和人員提供保障。在煤礦開采技術和掘進支護技術實際應用中，需要關注巖體是否存在松動現象，如果墻體產生裂縫，則無法保證支護結構充分安全，容易撕裂巷道，引發安全事故。所以，為了提高作業安全性，就要在掌握國家規定、現場條件、開采要求等要素情況下，制定科學的巷道支護方案，保證作業有條不紊地進行。

1 煤礦開采概述

煤礦開采作業具有復雜性、系統性、技術性特點。其定義可以從以下幾個方面概括：（1）采場。即煤礦開采區內，用來大范圍直接開采煤炭資源的場所。（2）采煤工作面。即煤炭開采區域內煤層的暴露面，也叫作煤壁。（3）采煤工作。即為了開采煤炭資源開展的一系列作業活動。（4）采煤工藝。也就是在采煤工作面內，各工序需要應用的工藝技術，需要嚴格按照流程操作，并做好時間和空間的搭配工作。

2 國內煤礦開采現狀

煤炭是各行業、各領域生產制造的主要能源，在我國經濟建設中占據重要地位。眾所周知，我國地大物博，煤炭資源豐富，但由于大多分布在地下，所以開采難度較大，稍有不慎就會引發瓦斯爆炸、冒頂事故等災害。尤其近年來，隨著煤炭行業生產規模不斷擴大，各地區因煤礦開采發生的安全事故也逐漸增多，主要原因在于很多企業在煤礦開采過程中，習慣沿用傳統粗放式開次技術和掘進支護技術，導致安全隱患層出不窮。要想快速改善這一現狀，就要積極引入各種新工藝和新設備，全面提高煤礦開采過程的技術含量，保證開采作業有序進行，同時維護好施工現場的安全性。

另外，煤礦開采過程會對生態環境造成一定程度的污染，尤其現階段，依然有很多企業采用露天開采模式，無論煤炭運輸，還是現場爆破，都會產生較大的揚塵。并且每層挖空后，施工區域的植被也會受到巨大損害，同時，地下水位的不斷降低，會加大山體滑坡、地面塌陷等自然災害發生率。而要想盡可能治理環境污染問題，就要依賴各種新技術和新工藝，通過加固巖層、修復植被等方式，降低煤礦開采污染程度。

與此同時，煤礦企業作為勞動密集型企業，在施工過程中涉及大量技術人員，雖然當前機械化作業方式不斷深入，但并未實現全機械化目標，很多施工作業依然需要人工手動完成，不僅降低了煤礦開采效率，還加大了安全隱患。并且人工開采模式無法保證所有煤層全部開采出來，容易造成資源浪費現象，這對于社會發展而言是一種巨大損失。

3 煤礦開采技術與掘進支護技術分析

3.1 煤礦開采技術分析

（1）綜采工藝技術。綜采工藝是煤礦開采較為常見的一種技術，具有機械化水平較高的特點，相對于傳統開采技術而言，流程更簡單、安全性更高、適用性更廣，所以，機械化開采作業的優勢十分突出，但也不代表完全沒有缺點，就是在實際應用中，更加適合頂板相對堅硬的每層，能夠保證操作環境具備一定穩定性。結合大量實踐來看，采用綜采工藝技術不僅能夠提高材料利用率，還可以減少人工工作量，但要注意這種技術投入成本較高，所以相關單位在引入前要考慮自身經濟狀況。另外，在采用綜采工藝技術進行施工時，還應掌握工作面地質條件和構造，如果煤層傾角過大，則要注意支護問題，避免其側滑。雖然綜采工藝技術各個焊接都離不開機械設備的支撐，但并未實現全面機械化目標，所以，在實際應用方面依然存在一些限制，要想突破這些限制，就要從技術上進行創新，因此，煤礦企業要不斷提高自身先進意識，積極引入各種新技術，盡可能在最短時間內實現機械化目標。上文多次提到，煤炭開采是一項風險性較高的工作，由于環境復雜，所以會對設備運行造成各種隱患，這就需要企業結合煤礦開采作業要求和現場條件，合理選擇設備型號，并提前設置好設備參數，同時，對技術人員進行系統化培訓，確保其嚴格按照流程和規范組裝、操作設備，避免煤礦開采過程出現設備滑動現象，這也是保證施工現場安全的關鍵舉措。

（2）炮采工藝技術。炮掘技術是指煤礦開采過程中，通過爆破方式完成開采作業，在此過程中需要應用人工裝矸、錨噴支護等多種技術，保證巷道安全、穩定。該技術操作步驟較多，包括爆破、裝矸、運矸等環節，結合應用效果來看，能夠有效提高作業效率，并且對裝備的需求相對較低。由于該技術在我國研究和實踐中已經經歷了較長時間，所以技術規范和要求也相對健全。在具體實施過程中，需要技術人員采用鑿裝機進行鉆研，使用耙裝機進行裝矸。在巷道支護過程中，大多選擇錨噴支護方式，這也使得這種工藝技術的適用范圍進一步拓寬，能夠靈活運用到各種環境中，并且布置便捷、成本較低、支護方式簡單。但不可否認的是，炮掘工藝技術在具體操作中也存在一定弊端，就是頂板管理難度較大、安全系數不足，容易引發安全事故。這也說明這種技術并沒有完全規避安全隱患的作用，而且在操作中，涉及大量人工作業內容，與機械化技術相比，作業效率相對較低。另外，在炮掘工藝技術具體應用過程中，還要注意以下問題：第一，在爆破過程中，要適當增加炮眼的數量，以此縮短爆破時間。第二，在爆破完成后，需要維持巖壁的平直效果，避免破壞支護結構和頂板。第三，為了盡可能降低作業人員工作強度，需要在裝矸和運矸過程中使用機械化設備。并且在掘進過程中要保證支護緊跟迎頭，封堵炮眼時使用水炮泥材料，如此才能夠避免打筒現象出現。

（3）普采工藝技術。普采工藝技術和人工開采技術存在諸多相似之處，都是將人工操作作為主要方式，個別環節引入機械設備，適合應用到規模較小的煤礦開采作業中。其優勢在于流程規范、操作簡便、成本較低，并且對礦區地質條件要求不高，能夠為煤礦企業節約大量資金，而且開采出的煤炭資源質量較好。缺陷則在于工作效率較低，與機械化作業方式相差甚遠。一旦現場發生安全事故，會對技術人員造成嚴重的生命安全隱患，這也使得這種開采技術應用率逐漸降低。

3.2 煤礦掘進支護技術分析

（1）混凝土支護技術。在煤礦開采過程中，不可避免遇到巖體分裂情況，如果處理不當，則會增加安全隱患，甚至引發安全事故，而采用混凝土支護技術，能夠起到顯著的加固作用。也就是將混凝土噴射到分裂的巖體中，使巖體形成一體。結合大量實踐來看，技術人員在噴射混凝土時，大多位于巖體和隧道壁位置，通過增強巷道圍堰的穩定性，降低巖層脫落等問題，從根源上規避安全事故發生率。近年來，國內外越來越多專家和學者投入到混凝土支護技術研究中，并收獲了優異成果，尤其在減塵降彈方面十分顯著，具體來說：第一，采用潮式混凝土支護技術，能夠在很大程度上發揮降塵效果，但是需要注意，這種技術無法從源頭規避粉塵和回彈問題。第二，采用捕塵裝備，可以有效降低煤礦支護作業造成的污染問題，其除塵效果顯著，但對使用場合要求較高，適合減少大顆粒粉塵，并且設備體積較為龐大，不易移動。由于我國在煤礦掘進支護技術研究方面起步較晚，所以無論在理論分析還是實踐操作方面，都遠遠落后于發達國家，需要相關研究人員積極借鑒發達國家技術改革經驗，對混凝土支護技術進行優化和完善，盡可能拓展其應用范圍，提高其使用效率，充分發揮該技術的作用和優勢。

（2）錨桿支護技術。錨桿支護技術就是通過錨桿對巷道邊坡的力學狀態進行合理調整，技術人員需要合理設置錨桿位置。結合應用效果來看，這種支護技術能夠有效抑制巖土變形問題，提高隧道穩定性，并且錨桿能夠將反作用力施加到巖土上，有利于增強沿途強度。在煤礦開采過程中，如果遇到巖土松動情況，可以優先選擇錨桿支護技術，通過加固巖層，全面提高巖石穩定性。通常，在煤礦開采作業前，企業就要委派專業人員對施工現場進行嚴格考察，明確沿途分布情況，并根據現場環境，選擇行之有效的支護方式，針對性做好加固工作，如此不僅能夠保證施工現場安全性，又能夠為后續施工任務奠定基礎，有利于提高煤礦開采質量和效率。

（3）鋼筋網支護技術。除了以上提到的混凝土支護和錨桿支護技術外，在煤礦開采作業中，還時常應用到鋼筋網支護技術。眾所周知，煤礦開采環境復雜多樣，并且不同環境的地形結構、地質條件、土壤情況也不盡相同。

對于土壤、地質以及環境較好的區域，施工也相對便捷，但不可否認的是，也存在大量巖體脆弱、巖土松動等情況的出現，稍有不慎就會引發塌方事故。所以，煤礦企業如果遇到巖體分散，容易掉落到礦井中的施工區域，就要優先選擇鋼筋網支護技術，為了充分發揮該技術的作用和功能，需要現場技術人員合理布設鋼筋網，在保證密度合理的同時，提升鋼筋網質量。這樣在實際施工中，能夠通過鋼筋網阻攔散落下來的演示，避免巖石進入礦井，為施工人員和設施設備造成不必要損害，從而提高作業現場的安全性，避免巷道巖石出現塌方現象。

（4）鋼支撐支護技術。為了全面增強巷道巖石的穩固性和安全性，避免在開采過程中受外界環境或振動影響產生變形、塌方等問題，需要開采企業積極引入鋼支撐工藝技術。需要注意的是，技術人員必須結合煤礦開采環境和施工條件，合理選擇鋼支撐結構。較為常見的鋼支撐結構有工字鋼架和格柵鋼架兩種。在選擇合理支撐結構的同時，需要準確計算出間距，并在巷道開挖完成后及時安裝鋼支撐結構，以此來提高巷道的安全性和牢固性。與其他支護方式相比，鋼支撐主要基于巖土結構本體提自身的穩定性，其他方式則通過黏結材料加固，但主要目的相同，都是以提升巖土強度為主。可以看出，鋼支撐能夠在一定程度上減少材料的使用，可以節約支護成本，并且支護效果較好。除此之外，鋼支撐還可以和噴射混凝土、錨桿、鋼筋網等方式混合使用，最大程度上避免出現坍塌的情況。

4 結語

綜上所述，煤炭資源作為我們生活中最重要的能源物質，其供應量會直接影響社會發展的各個方面，尤其新時期，發電行業、供暖行業對煤炭資源的需求不斷提高，保證煤炭的持續供應是提高人們生活質量、保證社會經濟健康發展的重要條件。這就需要煤礦企業積極引入各種新技術、新工藝和新設備，并探索如何在運用新設備、新技術、新工藝的同時，保證操作安全。因此，今后在進行煤炭開采時企業要聯合科研機構加快相應的技術研發工作，將煤炭開采技術與煤礦支護技術科學地結合起來，為煤礦的安全生產保駕護航，盡可能從源頭規避安全隱患，從而為煤炭行業可持續發展奠定良好的基礎。