关于煤矿掘进支护问题及应对方法探究

刘士帅

摘要：文章结合实际对煤矿掘进支护过程中遇到的常见问题进行分析，同时根据问题现状给出了相关的控制方法，实践可知，在煤矿掘进支护过程中，合理的应用支护方式能够大大提高煤矿掘进施工水平。

关键词：煤矿掘进支护；问题；应对方法

煤炭是我国非常重要的能源，伴随着经济与社会的发展，人们的生产生活中对于煤炭的需求量持续增加。煤矿开采是获取煤炭资源的主要方式，随着全面的开采进行，我国的露天煤矿资源已开采殆尽，逐步开始转向地下开采。煤矿地区的自然条件比较差，作业施工难度比较高，在具体开采掘进的过程中，容易发生严重的坍塌等事故，导致开采作业无法进行，同时还可能出现严重的人身安全和死亡等事故发生。矿井开采需要掘进巷道，为了可以提升施工速度与开采效率，采用掘进支护作业方式，以保证巷道的安全和稳定，从而可以给开采工作人员提供一个安全、稳定的工作环境。

一、煤矿掘进支护现状

在煤矿掘进支护技术实施的过程中，它能够在各个煤矿领域中应用，具体来说它主要应用形式体现在以下方面：

（一）煤矿巷道

国内80%的煤矿都是在地下分布的，开采时需要掘进巷道，要保证内部的通风排水、煤炭运输等。因为矿井条件比较差，环境异常恶劣，所以容易发生巷道坍塌等事故问题。因此，必须提升巷道的安全性。在开采逐步深入之后，其有着如下的发展方向。

①就层位来讲，为了可以提升掘进速度、提升施工效率，永久性巷道已经逐步向岩巷到煤巷的过渡。煤炭开采技术的逐渐发展，回采巷道已经逐步的转变成为煤层顶板巷道；

②从巷道数量来说，由于煤炭开采的逐渐深入，大型矿井的数量在持续增多，为了可以满足煤炭开采通风与运输的需要，单巷布置的方式逐渐减少，几乎都改为多巷布置的方式；

③从巷道的断面形式来看，为了能够提升掘进速度，传统断面形式逐渐被淘汰，目前多数都是矩形巷道截面形式，其可以大大提升开采效率和掘进速度。巷道的断面尺寸也在逐渐扩大，很多大型设备被应用到实践中；

④从巷道赋存条件来说，巷道的深度逐渐增大，其所面临的地质条件复杂化。

从上述发展态势分析，我国煤炭巷道的风险增大，掘进支护的难度也在提升，必须要及时进行支护技术的改革与创新，从而可以满足煤炭开采工作的需要，确保航道运行的稳定性。

（二）煤矿巷道掘进支护

巷道支护是保证地下煤炭开采安全性的主要措施，在长期发展的进程中，支护施工技术的发展速度加快，很多新型的施工材料被应用到其中，锚杆支护就是当前应用最为普遍的一种。国内锚杆支护出现在上世纪50年代左右，当时主要应用的是钢丝绳砂浆锚杆、机械锚杆、快硬水泥锚杆等几种形式，其都属于被动支护的方式，结构强度比较差，对于一些地质简单的位置可以使用。而一旦在施工中地质条件比较复杂，这些技术就很难发挥出优势。经过长期的试验和摸索，同时也引进了大量的先进技术，高强度锚杆支护成为了当前的主流方式，被广泛使用到煤炭工程中。伴随着开采的深入进行，强力锚杆与高预应力锚杆支护技术逐渐被研发和应用，形成的结构形式使我国的支护体系更加的完整。

锚杆支护是目前我国煤炭巷道支护主要方式，主要是利用岩体强度与粘聚力来处理巷道围岩的张裂、滑移等方面的问题。在现代发展中，我国对于支护的刚度、强度以及可靠性都有着非常高的要求，大大提升掘进效率。国内很多煤矿都采取这种锚杆支护的结构形式，技术已经非常成熟，极大促进了我国煤炭开采领域的发展。

二、煤矿掘进支护中的问题及应对方法

（一）吊环式前探梁的应用

临时支护主要是应用3根吊挂前探支架，并应用π型钢材将其制作成为探梁，长度尺寸为3m，然后将吊环固定。在上述3根支架中，沿着巷道的方向需要布置1根，在距离中线前探梁约1m的位置上需要设置两侧前探梁。为了可以提升探梁的稳定性，每根都要布置两个固定点。此外，前探梁端部的距离应该控制在0.35m以下，同时还应该设置木楔、方木等材料；超前支护通常需要将前进距离控制在0.35m以下，并且需要保证梁体的强度与吊环是配合的。

（二）吊链式前探梁的应用

该结构也是应用3根吊挂前探支架为临时支护的结构形式，同时也是应用π型钢梁为主要结构，长度为3m以上，然后应用吊链进行稳定连接。该技术与上一技术比较相似，其區别在于两侧前探梁都需要设置在中线探梁的1.2m的位置上。架设施工开始之前，应该做好准备工作，同时作业位置清理干净，然后才能开始前探梁的搭设施工。此外，为了提升施工的安全性，作业都要在已经完成支护的位置上开始。

三、锚杆支护成套技术在煤矿掘进中的实际应用

该技术的主要优势就是灵活性强、操作非常简单方便，为主动支护的方式，质量水平比较高，可以大大提升围岩稳定性，并且能够确保巷道的通畅性。除了上述的优势，还具有较强的节能环保性，成本非常低。

（一）锚杆支护的材料

锚杆支护开始之前的首要工作就是选择合适的施工材料，材料的质量对于工程的质量存在直接的影响，如果应用传统支护材料，其性能较差，无法达到安全性的要求。在以往的煤矿作业中，通常都是应用Q235圆钢作为主要的锚杆材料，目前已经很少使用。随着煤矿地质条件日益复杂，很多工程都开始使用新型的锚杆材料，比如高强度螺纹钢等。此外，还应该进行结构形式的有效验证，可以保证其支护效果达到要求，逐步研发出现专用的钢材，以保证结构性能达到要求。

（二）锚固与注浆联合加固技术

松散碎石的煤炭体内进行巷道开挖施工，如果依然使用的是锚杆支护技术，效果会比较差。在进行新建设或者维修坏巷道时，只是通过锚杆支护技术也会导致不良后果的出现。因此，在施工中，应该和其他技术联合应用，比如注浆技术等。根据巷道的特性，研发出各种不同形式的注浆锚杆结构，从而可以解决其稳定性不足的问题。此外，还应该加强注浆参数的控制，可以提升结构的稳定性。水泥基材料是目前使用最为普遍的注浆施工材料，也可以根据不同环境使用不同加固材料，比如聚氨酯等。

四、结语

社会的发展带动之下，我国的煤炭开采事业取得了非常快的发展，已经逐渐的转向地下开采，但是地质条件逐渐呈现出复杂化的特点，所以需要采用新型的支护施工技术，从而可以提升煤炭开采安全性。

参考文献：

[1]煤矿掘进巷道过断层技术措施[J]. 王齐泉，闫国虎. 科技创新与应用. 2014（05） .

[2]煤矿掘进的巷道冒顶事故原因及预防策略[J]. 赵黎鑫. 技术与市场. 2017（02） .

（作者单位：山东能源临矿集团古城煤矿）