煤礦采礦工程巷道掘進與支護技術措施探析

＊羅瑞鵬

（山西省長治經坊煤業有限公司 山西 047100）

在煤礦采礦工程項目的建設活動中，按照計劃和設計要求展開掘進工程的建設，要采取有效的措施進行施工，制定合理的支護方案。加強對支護處理工序的把握，確保煤礦采礦工程項目的安全性，提高煤礦采礦工程項目的建造質量和施工效益。

1.煤礦采礦工程巷道掘進技術和支護技術的內容

（1）巷道掘進技術內容。煤礦采礦工程巷道掘進中采取的方式多種多樣，例如綜合機械化開挖、錨噴聯合開挖、大斷面連續開挖等方式，挖掘方式不同，使用到的挖掘方案和相互匹配的設備設施也存在著一定的差異性。因此在具體的實踐中，要建立起協調、健全完善的掘進框架，在煤礦采礦工程項目巷道掘進中，建立起一體化的應用系統，對有關的挖掘設備設施進行協調運用，提高生產效率，達到連續生產和運輸的目的。在煤礦采礦工程巷道掘進技術的應用過程中，技術人員需要站在系統綜合的角度，對所處環境進行分析，制定匹配性較強的生產方案和技術應用計劃，確保煤礦采礦工程巷道掘進技術應用取得理想的應用效果。

對煤礦采礦工程巷道掘進形成影響的因素較為復雜，包括地質條件，會對采礦工程巷道掘進的速度形成直接影響。因為地質條件是客觀存在的，如果其中存在裂縫深、褶皺斷層結構以及硬度超標等情況時，巷道掘進的難度不僅會大大增加，而且其中將會殘留大量的安全隱患，如瓦斯溢出、水害問題的發生[1]。

（2）巷道支護技術內容。完成了前期的煤礦采礦工程巷道掘進生產作業之后，就要與其相互匹配，制定科學、合理的支護處理方案，保證圍巖結構具有穩定性、安全性。目前應用到我國煤礦掘進施工支護中的技術類型較多，在具體的實踐中，要結合巷道的實際情況，選擇匹配性較強的支護方案，支護技術類型見表1。支護過程中使用支架噴射混凝土的方式、錨桿支護錨索支護的形式、注漿加固方式應力控制的方式等進行支護作業，在巷道不同部位，產生一定的作用，達到支護目標。

表1 支護技術分類

支護技術的應用可以營造安全的煤礦生產環境，建立起可靠、健全的煤礦生產線路保障機制，在實施煤礦采礦工程項目的相關活動時，要確保掘進工程項目和支護工程項目單元之間具有一定的協調性和一致性，建立起系統的關聯體系。而不是盲目地將這二者分離開來，要確保掘進工程項目可以順利的實施，借助支護技術方案，提高掘進工程的施工效率，保證高效的開展掘進施工，提高煤礦工程的開采施工質量。在掘進生產的過程中，如果遇到了不穩定因素，例如軟巖問題等，需要制定匹配性較強的支護處理方案和計劃，對安全隱患風險進行防范和治理[2]。

2.煤礦采礦工程巷道掘進技術和支護措施要點

（1）制定巷道掘進施工方案。在巷道掘進的施工作業環節，需要在前期的方案制定中，加強地質勘查，從多層面著手，做好全過程的技術監督，了解工程項目的具體情況，在地質勘查環節做好前期準備，確保掘進工藝操作的可行性和規范性。在地質勘察作業環節，技術人員需要對勘察過程進行進一步的完善，了解工程項目的實際需求，掌握有關參數，將應力圍巖的強度參數、結構性能參數等集中記錄下來，了解應力大小參數等有關的數據信息。對相關數據進行記錄、分析、匯總，構建起數據模型，保證地質勘查的相關數據可以發揮出支持保障的作用，提高地質勘查工作的全面性和規范性效果。

在地質勘查環節保證各項參數信息全面性，制定工程項目的掘進方案，對工程項目地質情況進行全面分析，制定高效性、可行性較強的巷道掘進處理方案。例如在大斷面連續開挖的過程中。要使用專業化的挖掘設備設施，完成挖掘任務，利用間接性運輸處理方案，或是采取連續運輸處理方案，在穩定的地基條件和施工環境下進行生產。如果開挖過程中使用綜合機械化開挖的方式，需要配備完善的設備設施，例如，輸送機組合掘進機和通風除塵設施，結合對工程項目實際情況的分析，選擇挖掘機的型號時，要確保挖掘機型號和工程項目實際需求的匹配性，順利的推進項目活動的順利開展。

（2）加強設備和材料的管理。在煤礦采礦工程巷道的掘進生產中，針對應用到生產作業中的設備設施和支護材料，要進行科學的管理，確保掘進生產的效率，同時要保證各項施工活動的規范性，維持施工進度合理性。在巷道規劃設計環節，有必要結合煤礦采礦工程的建設需求，針對有關的作業設施和支護材料進行科學的管理、合理的利用，配合使用針眼爆破技術的過程中，有必要針對炮眼的深度進行合理控制，保證符合規范要求，保證炮眼距離在一定的規范范圍內，確保煤電鉆生產達到一定的深度標準要求。

針對作業設施和支護材料加強管理，考慮到掘進生產中要保證安全性和高效性，利用到了降塵技術、通風技術，因此針對其中應用到的機械通風機設備要加強規范化管理。煤礦巷道掘進施工項目中，結合施工環境條件、地質條件的不同，配備的設備設施也各有不同，針對機械設備進行管理時，要根據對施工環境和施工條件的分析，加強對操作流程規范性的把握，制定合理的管理方案，保證通風裝置可以發揮出有效的功能。定期進行故障排查、質量檢測，由專人進行對通風裝置和設備的運行維護和管理，防范運行不當風險，確保整個煤礦采礦工程項目的生產安全性和有效性[3]。

（3）制定支護技術方案。在支護技術的應用中，要明確要點，提高煤礦采礦工程項目的施工水平，防止出現異常的安全事故問題，保護圍巖安全性。通常情況下，在巷道開始掘進生產之后，巷道周邊應力聚集，會導致巷道周邊的強度水平發生變化，強度減弱，增加了煤礦采礦工程的生產安全風險。對圍巖的應力進行分析，如果圍巖應力值超過了標準的強度參數，將會出現巖石破壞的現象和問題，如果圍巖應力和強度參數處于等同的狀態，則會形成極限平衡的現象，圍巖應力參數值遠低于強度水平，說明整體的生產環境較為穩定、安全。

圖1 松動圈理論

因此在制定支護方案時，需要根據松動圈理論，選擇適宜性較強的支護方案，松動圈越大，對應的支護難度將會有所增長。因此根據松動圈的具體情況，選擇支護方案時，如果松動圈超過150cm，需要使用組合拱確定噴錨網的方式進行支護。如果松動圈處于40～150cm之間，需要使用錨桿支護技術或使用錨網支護方法進行生產，利用懸吊理論對錨桿的支護參數進行確認。如果松動圈處于0～40cm之間，采取的支護方式是以噴射混凝土支護方法為主進行安全生產。在煤礦采礦工程巷道的支護方案制定和策劃中，要通過綜合考量分析，了解現場的生產環境，制定可行的支護計劃[4]。

（4）優化支護技術方法。在煤礦采礦工程的巷道掘進和支護措施應用中，要對支護技術進行優化，提高支護技術的應用水平。例如在錨桿支護技術的應用過程中，該方式作為一種常見的支護處理方法，具有理想的支護效果，能夠對巷道圍巖結構的承載力進行改善，增強其穩定性、適應性，在具體的生產中。要利用錨桿支護技術，對出現破損的巷道結構進行修復。利用混凝土支護處理技術時，要防止出現巷道裂縫，利用錨桿修護和處理部分區域控制裂縫尺寸，降低巷道損壞風險，出現巷道浮石的現象，要利用錨桿支護巖石的方法進行處理，降低巖石滑落風險，保證生產安全。

錨桿支護處理技術可以對巷道底鼓問題進行有效地改善，利用錨桿支護技術將上道的底板位置拉近，降低凸起問題的發生幾率。對永久性支護技術方案進行優化，利用混凝土材料，達到永久性支護的目的，需要與錨網噴灑技術方案相互配合，確保煤礦生產安全性，保證周圍巖壁穩定性。利用掘進技術距離處理的方式，在安裝完錨桿之后噴灑標釘，根據標準的工序要求、工藝要求處理混凝土，混凝土噴灑作業完成之后，施工人員需要安裝和處理鋼筋網，將混凝土覆蓋在表面位置，確保煤礦工程項目具有穩定良好的支護效果。對巖壁厚度進行調整，增強巖壁穩固性，防止出現塌方等事故災害。

棚式支護技術是在開采生產之前使用的一項支架技術，對該技術方案進行優化，要利用金屬支架增強支護硬度，提高支護效果，該技術應用方式逐漸被錨桿支架技術所取代。在應用過程中，要結合巷道圍巖的狀態，做好預算設計，了解巷道圍巖移近量，掌握客觀指標參數。利用概率分析、數據分析等方法，獲取準確的巷道預期圍巖移動量數值，借助巷道埋深和頂板巖層平均單向抗壓強度、底板巖層平均單向抗壓強度值，計算參數，對設備工作阻力進行評估計算，明確支架的承載壓力，評估棚距[5]。

在特殊的條件下對巷道支護技術方案進行優化，可以利用可伸縮錨桿或高強度錨桿完成一次支護作業的任務，當巷道變形達到一定的數值時，要采取二次支護處理的方法，使用錨索支護和注漿加固方式相結合，達到二次支護的目標。二次支護的過程中，使用到的主要元件是全長錨固錨索和錨索桁架，注漿孔的深度控制在2.5m，如果地應力參數較大，在此類區域內需要對支護結構進行改進，使用可伸縮U型鋼支架進行支護。利用錨索鋼帶支護和噴射加鋼絲的支護處理技術，要對巷道壓力進行控制，使其在巷道底板的位置以下，保證生產安全，進行二次處理或三次起底處理。

例如在某煤礦工程項A中，巷道頂幫結構是以間排距結構為主，布置錨索是按照1m×0.9m的規格，調整間排距結構。使用柔性噴漿處理的方法，在后30m的位置進行處理，對后期的起底任務量進行了改善，保持工程項目施工過程的安全性，增強了支護效果。

（5）優化支護系統。巷道支護系統具有一定的復雜性，在制定支護系統設計方案、設計支護系統功能的過程中，技術人員需要明確整體的設計思路，確保巷道支護技術應用的規范性、合理性。要將地質調查、施工監測設計等多個環節集中起來，以達到支護巷道的目標，優化支護系統的整體效果，評估地質力學狀態，結合實際情況合理的分析、評估圍巖應力狀態和巖體的力學性質。對相關參數加強了解，貼合實際需求，評估力學性質，對設計內容要進行優化，利用有限差分數值模擬分析的方法，制定后續的工作方案。

落實到具體的施工中，要在現場加強實時監測、全過程監測，動態的了解支護技術方案的應用效果，例如選擇支護技術方案時，使用的是錨桿支護的方法，需要由專人進行實時監測，掌握錨桿受力情況、巷道圍巖表面位移參數，獲取深度位移參數等有關的信息，并進行實時的信息反饋，獲取直觀、全面的數據信息。制定修改和處理方案，完善支護設計的效果，對深部位移參數、巷道表面位移參數等進行整合分析，作為反饋的指標數據，對修正方案進行補充，確保修正方案的合理性、可靠性，從根本上保證整體的支護系統穩定[6]。

3.結論

綜上所述，在我國煤礦產業的現代化建設和發展中，針對煤礦采礦工程項目進行合理規劃，要在巷道掘進技術和支護措施的研究中，加強對實際地質情況的了解，制定科學規范的技術方案。優化技術措施，對技術流程進行改進和創新，提高煤礦采礦工程項目的安全水平和生產效益，推動煤礦工程項目的可持續創新與發展。