關于煤礦開采技術與掘進支護技術探討

師 偉

（山西焦煤西山煤電西曲礦，山西太原 030200）

煤礦產業活動中，開采煤炭資源時，需要按照有關的開采原則，引進技術手段展開生產作業。利用不同的開采技術，生產質量、生產效益各不相同，最重要的就是在開采技術和決定支護技術的應用中，最大限度地加強高效生產、安全生產，提高煤礦企業的行業競爭力，有針對性地選擇和應用生產技術，節約技術投入成本。

1 煤礦開采技術要點

在某煤炭開采礦區中，煤層夾矸層層數超過3 層，厚度0.3m，有著較為復雜的巷道地形條件，煤層地質環境較為特殊，屬于裂隙發育區域，巖層硬度環境較差，巷道頂板受到了周期性來壓的持續沖擊作用，因此有著較高的垮塌風險。結合傳統的技術應用條件和已有的經驗，在煤礦開采技術和掘進支護技術的應用過程中，需要結合現場的作業環境，加強對技術關鍵要點的把握，提高開采水平和掘進效率，開采技術條件見圖1。

圖1 開采技術條件分析

1.1 綜合采礦技術

綜合采礦技術應用在煤礦開采技術中，是一種常見的技術類型，利用到了有關的機械設備，因此綜合開采技術又被稱為綜合機械采礦技術，該技術應用有助于提高煤礦生產的效率，提高開采質量，減輕人工作業的勞動強度，有著較快的掘進速度。利用綜合采礦技術加強生產受到了人們的普遍青睞，不過煤礦開采中使用綜合開采技術并不是毫無缺陷，該技術同樣也具有一定的不足之處，這是因為綜合開采技術應用具有一定的局限性，它只適用于堅固性良好的煤層頂部結構開采活動。

全部煤層儲存均需要具備穩定的特性和結構，滿足上述條件才能使用綜合開采技術，發揮出機械設備的功能效力，因此綜合采礦技術雖然有著良好的生產效果，但是具有一定的局限性，適用性不足。其中運用到了多種自重較大的設備設施，剛性脆弱煤層頂部結構以及松散的煤層結構，無法承受設備的重量，增加了塌方風險，使得綜合采礦技術的應用范圍受到了一定的制約。在選擇和使用綜合采礦技術時，要結合現場的施工環境、巖層特點等，經過綜合考量，選擇開采技術和方法。

1.2 普通煤炭采礦技術

普通煤炭采礦技術應用的過程中，使用到了簡單的設備和全人工挖掘的方式有所不同，與全機械設備采礦的生產關系同樣具有顯著區別，普通煤炭采礦技術應用和綜合開采技術相比，在作業效率方面并不具有優勢。但是該技術的經濟成本較低，利用普通煤炭采礦技術時，不需要投入過高的成本就可以進行生產，普通煤炭采礦技術應用在復雜的地質條件下具有一定的適應性，可以將其應用到類型較多的礦區中進行煤炭開采生產作業。

尤其是規模較小的礦區，使用普通煤炭采礦技術，投入的成本低，生產效率高，從投資視角，大型開采企業利用普通煤炭采礦技術，在保證開采作業質量的前提下，可以適當的節約投資成本。值得注意的是，普通煤炭采礦技術應用的過程中，安全事故問題的發生風險較高，普通煤炭采礦技術條件下，安全事故問題的發生幾率呈現出了升高的趨勢，應得到管理人員的高度重視，加強對普通煤炭采礦技術應用的安全保障[1]。

1.3 炮采技術

在煤炭開采的技術應用中，爆破技術應用是最常規的操作技術，炮采技術就是爆破技術，主要是以放炮爆破作為手段進行開采作業開路。在具體的實踐中，利用煤炭炮采技術時，主要按照以下三個步驟進行，第1步是爆破，第2步是裝車，第3步是外運。我國的煤炭開采炮采技術應用有較長的歷史發展時期，其中應用到了多種作業設備，包括噴槍、支架、鑿巖機、耙式裝載機、錨桿，鑿巖機負責的是鉆孔和爆破，耙式裝載機負責在煤礦生產中進行開采開路。利用煤炭生產炮采技術生產成本較低，但卻具有極強的實用性和良好的生產效益，在煤礦生產中得到了普遍的運用。

炮采技術應用目前已經愈發的成熟，從業人員積累了豐富的經驗，靈活的運用該技術進行生產，在煤炭開采技術應用中，是一種常用手段。炮采技術有一個明顯的缺點，那就是安全性水平較低，容易出現安全事故，利用炮采技術時要適當增加炮眼的總數量，從而對爆破的時間進行縮減，在爆破后，使煤礦巷道檐壁保持平直狀態。保護頂板和支護設備，在裝矸時和運矸的作業環節，使用機械化設備，可以提高生產質量生產效率，降低勞動成本。

1.4 節水技術

節水技術指的是利用地面注漿的方式進行生產的技術手段，利用節水技術，可以保護地下水資源和地表環境不受損害，在煤層開采的生產作業環節，地質探測會對頂部煤層造成損害，影響地下水系統。一旦出現失控問題，會造成下降漏斗的情況，嚴重威脅煤層環境，破壞生產安全，借助節水開采技術，進行綜合化的考量，要以恢復地下水位作為基礎，前提，對脆弱的過載層結構進行再次壓縮處理，從而將大部分的裂縫封閉彌合，使地面生成水膜，確保生產安全。

1.5 機械化開采技術

機械化開采技術應用在煤炭企業的開采作業環節，適用于煤炭探測發現后煤層，使用機械設備展開洞采適用性較強，具體的實施方式是設置長臂作業面，在開采作業中保持長臂作業面的整體長度為2~3m。按照傳統的做法，是采取退火作業的方式對煤層進行處理，頂部受到擾動，會出現碎裂的情況，向井外運輸掉落的煤塊，利用機械化開采技術時，要注意結合實際的情況以及煤層的特點，選擇機械化洞采技術應用的方法[2]。

1.6 深層地下礦山采礦技術

在地層深處存在著大量的煤炭資源，煤炭生產企業在針對地層深處的煤炭進行開采時，需要利用深層地下礦山采礦技術展開開采作業，重點關注環境通風道路設計以及井下壓力控制等問題。值得注意的是，煤氣控制也是深層地下礦山采礦技術應用中要關注的重點，在觸及煤層時，需要立即進行技術處理使用。該技術的過程中，在掘進作業環節需要粉碎尾礦填充材料，向外運送垃圾，從生產安全、生產成本等多層面進行綜合化的考量，提高煤礦開采的效率，井田劃分盤區見圖2。

圖2 井田劃分盤區

2 掘進支護技術的應用策略

2.1 噴漿支護技術

噴漿支護技術的應用主要適用于煤礦巷道穩定的情況下，煤層穩固，不會出現巷道變形的情況，巷道頂側壓力較小，均可以使用噴漿支護技術，噴漿支護技術利用壓縮空氣的功能，配置一定比例的水泥砂漿，向巷道頂部噴射形成支護結構。在頂側壓力較小和巷道穩定的前提條件下，還可以進一步利用錨桿支護技術，或是將錨桿和錨網的功能相結合進行支護，同樣可以取得理想的支護效果，實現掘進支護技術的應用目標，確保開采生產的安全性[3]。

2.2 噴射混凝土技術

在煤炭開采中，對受到破壞的巖體部位進行掘進支護時，使用噴射混凝土技術，可以取得理想的技術應用效果，混凝土噴射技術的操作過程較為簡單，作業人員可以在明確巖體或隧道中有碎裂位置的情況下，將混凝土材料噴射到合適的位置，增強巷道巖體的粘合度，使混凝土材料可以牢固地粘接在碎裂的位置。值得注意的是，生產作業的過程中，技術人員必須要做好防護措施，保證生產安全，在使用掘進支護技術進行生產作業，噴射混凝土技術可以取得理想的支護效果，達到預期的安全生產目標，對不穩定的巷道巖體結構進行重新處理，使其恢復穩固，降低安全事故問題的發生幾率[4]。

2.3 鋼筋網支護技術

鋼筋網支護技術目前在國內的煤炭開采中已經得到了廣泛的運用，例如在煤炭開采的現場地質環境較為理想，開采作業的難度較低的情況下，遇到松動的圍巖或脆弱的巖石結構時，有可能會出現安全事故問題，造成塌方等后果。在生產作業中，隨時隨地都有可能有小石塊掉落下來，威脅到開采作業的安全，因此可以使用高強度鋼筋網，在巷道的高處位置懸掛，保證掛網作業的可靠質量。網片密度要達到一定的標準，形成網絡式分布的作業，面對巖石掉落造成的安全隱患，進行防范和早期治理，降低巷道坍塌的風險[5]。

2.4 錨桿支護技術

在錨桿支護的生產作業環節，施工人員可以在錨桿支護技術的應用過程中，靈活地調整錨桿位置，結合實際的需求，對錨桿位置進行設置，針對作業現場邊坡部位的即時力學狀態進行改善。例如外力的影響下，邊坡土層有可能會出現形變，導致巷道的安全穩定性被削弱，利用錨桿支護技術，對形變巖土形成錨桿支撐力，增強土體結構的強度和穩定性效果。

該技術在處理松動巖土方面具有理想的應用效果，合理設置錨桿，加固松動的巖土層，取得理想的支護性能。在使用錨桿支護技術進行作業之前，需要進行詳細的勘測，了解地質環境現場的作業情況，對巖石的分布以及巖土層的實時狀態加強了解和掌握，在綜合考量下制定錨桿支護的作業方案，確保生產環境安全、可靠。

2.5 鋼支撐技術

鋼支撐技術在巷道掘進生產中作為一種常用的掘進支護手段，能夠提高巖體的剛性效果和結構強度，鋼支撐技術可以使巖體結構的變形風險得到最大限度的防控，在外力作用下仍舊保持巖體結構穩固，降低變形風險。在鋼支撐技術應用的過程中，為了將其安全保障功能最大限度地利用起來，技術人員需要進行前期的地質環境勘查，對工字鋼架和格柵等鋼支撐結構進行綜合分析，制定合理的施工方案。完成巷道掘進作業之后，測算鋼支撐安裝間距時，需要追求最高效率，在短時間內完成支撐，增強巷道作業環境的安全性、穩定性。

按照傳統的加固形式，使用合適的材料，提升巖體的強度和粘結力效果，鋼支撐技術代替了該方法，利用巷道巖體自身的強度、剛性優勢，進行掘進支護。在選擇掘進支護的形式時，結合礦區的實際生產條件，需要進行對現場環境的綜合考量，分析和預測煤礦掘進支護技術的具體應用效果。在綜合監測、分析中制定施工方案，并加強實時的監測，確定決定支護技術應用效果的穩定性，營造安全的施工環境，進行煤礦開采[6]。

3 結論

綜上所述，煤礦生產中，結合礦區的實際情況，選擇開采技術，應用開采技術的目的是要提高生產質量、開采效率。在開采技術和掘進支護技術的應用過程中，應保證人員安全，提高生產效率，明確該目標，融合開采技術和掘進支護技術，最大限度提高煤礦生產的效率和開采活動的安全性水平，推動煤礦產業的科學化、長遠化發展，強化煤礦企業的行業競爭力。