探析采矿工程巷道掘进和支护应用

段金红

（华亭煤业集团新窑煤矿公司，甘肃 平凉 744201）

1 我国煤矿巷道掘进技术和装备现状及重要性

1.1 我国煤矿巷道掘进技术和装备现状

随着我国科学技术的发展，我们越来越重视资源开发，特别是煤炭资源。就煤炭资源的开发而言，巷道掘进和支护技术是采矿的核心技术。由于我国煤炭资源处在复杂的地理位置，在煤炭开采方面，缺乏先进技术和人才的培养，因此开采难度较大，为了提升煤炭产能就需要先进的掘进技术。目前，煤炭巷道的布局代替了传统岩石集中的布局方式，转而运用了采准巷道和开拓巷道的布局，可以提升巷道掘进技术。巷道掘进方法分为综合机械掘进法、掘锚式法和一体化流水线法。综合机械掘进方式对设备有很高的要求，因此，该技术成本比较高。掘锚式掘进技术一般使用悬臂式掘进机，可以运用于任何复杂煤矿地形。一体化流水线则采用的是连续采煤机进行交叉换位施工。目前，我国常用的是一体化流水线施工，可以节省大量的成本，但施工进度比较慢。总体而言，在煤矿掘进技术和装备方面，相比其他国家，我们还处于比较落后的阶段。

1.2 技术对采矿工程的重要性

就掘进和支护技术而言，其目的在于保障煤矿巷道的安全与稳定，因此，煤矿巷道掘进和支护技术对采矿工程很重要。掘进和支护技术可以为煤矿开展作业开辟稳定、高效的环境，保证施工的效率，保障人民财产的安全。虽然煤矿巷道的开采工作危险性很大，但是只要注意采矿施工的细节，严格按照施工要求进行，一定可以减少施工事故的发生。特别是煤矿巷道的掘进与支护，必须学会用锚杆支护技术保护巷道围岩，从而防止巷道坍塌，避免伤亡事故。由于煤矿巷道靠近大量软岩，会对巷道的稳定与安全有严重的影响，因此，一定要采用支护技术稳定巷道。特别是对于采矿行业来说，煤矿巷道掘进和支护技术是采矿工程中必不可少的关键技术，可以很好地保护巷道的稳定，确保作业人员的安全。

2 采矿工程巷道掘进和支护及应用

2.1 煤矿巷道掘进技术

煤矿巷道掘进由破落、装运工序组成，是挖掘煤矿巷道技术的基础。就当前而言，我国主流的挖掘煤矿巷道技术有多巷道掘进、交叉换位掘进和综合机械化掘进技术。综合机械化掘进技术是一种运用多机械设备协作掘进的传统技术，可以适用于煤巷、半煤岩巷和全岩巷的掘进。综合机械化掘进技术经历了多年的发展，我国煤炭开采企业在该技术上已经有了绝对的优势。多巷掘进和交叉换位掘进技术是一种掘进与支护同时作业的新型技术。交叉换位掘进技术采用的是采煤机、锚杆钻车完成作业的技术。近年来，我们国家主要采用的是钻爆法进行施工，方法的主要实施过程为先打眼，然后放炮，进而实现掘进施工的方法。常用的钻爆法是一种依靠气腿式凿岩机作业，能够实现大规模的钻爆作业。常规的钻爆法有着适用强、方便和范围广的特点，能够适应于不同种环境的施工。根据地质条件的变化，钻爆法可以适当调整，进而形成成熟稳定的施工方案。由于钻爆法有着成熟的技术和丰富的施工经验，以及科学完整的工艺，因此在我国使用的比较广泛。虽然常规的钻爆法成本低、易操作，但是掘进速度慢、工序复杂，非常不利于岩石的稳定，甚至引起自然灾害。综合机械化掘进技术能够有效弥补常规掘进的不足，适用于大断面岩巷的掘进，由于我们该技术的起步比较晚，综合机械化掘进技术还处于实验探索阶段。综合机械化掘进技术是运用最多的煤矿巷道掘进技术，基础的设备有悬臂式掘进机、转载机和锚杆钻机等。悬臂式掘进机是可以进行截割、装载运输等的多功能掘进机器。转载机是输送刮板的运送机。锚杆钻机是煤矿巷道钻孔机。综合机械化掘进技术就是利用多种设备协作配合实现煤矿的开采。目前，我国较先进的掘进机为煤矿超千米深部全断面岩石巷道掘进机，可以实现超千米深度的开采，特别是能够轻松应对软岩、地应力和地温的高压。

2.2 煤矿巷道支护技术

煤矿巷道支护技术是防止巷道围岩破坏、维护巷道安全的技术。特别是针对煤矿巷道的掘进而言，可以稳定巷道的围岩，保障煤矿巷道挖掘的有序进行。就现在而言，我国煤矿巷道支护主要是通过棚式支护、锚喷支护、砌碴支护等形式开展。考虑到我国煤矿资源大多位于软岩下，因此，我们主要采用锚杆支护技术。针对我国高深度矿井工作的进行，高预应力高强锚杆支护技术应运而生。现今，针对深部巷道围岩支护，我们大多采用“锚-注-架”支护体系。该体系是由喷浆、U 型钢可缩性支架和高强度预应力锚杆等组成。有了“锚-注-架”支护，可以帮助实现超深的开采。目前，德国是煤矿开采最深的国家，能够实现的最大深度为1200米。采矿环境的恶劣随着岩层深度增加而增加，特别是软岩层的出现大大提升了施工的难度。利用锚杆的支撑分散岩壁所承受的作用力，从而提升软岩的强度。全螺纹锚杆支护技术是使用全螺纹锚杆改善普通锚杆支护的技术，可以实现一次性紧固螺纹，完全不需要二次加工紧固螺纹。煤矿工业的发展随着科学技术的创新，也带动着采矿行业技术的改变，特别是支护技术的改变，普通锚杆由于自身杆件强度不高，新的替代锚杆应运而生。全螺纹锚杆可以弥补普通杆件截面薄弱的问题，减缓侧压应力集中，从而大大加固巷道。另外，由于全螺纹锚杆制造简单，产生成本低，所以完全能够代替普通螺纹锚杆。全螺纹锚杆支护技术在煤矿开采过程中运用广泛，可以辅助机械巷道掘进机，实现低成本高效率的施工。

2.3 软岩巷道锚注支护技术应用

锚注支护作为锚杆与注浆相结合的支护方式，可以稳定围岩，主要机理为，针对锚注过程而言，采用注浆的方式将围岩内的裂缝封堵，减少风化对岩石的影响，降低水浸对围岩的软化，另外，还将松散的围岩胶结黏合，加固岩体，并且配合锚喷支护改善支护结构，形成更加牢固的支护体系，从而大大增强支护结构抗承载能力。针对注浆加固后的支护，可以改变围岩及应力分布，大大减少支护拉应力，从而加强支护体系。锚注支护方案是包含锚、喷、注、索全环节的支护方案，巷道支护一般先选择标准规格的高强度螺纹钢锚杆和注浆锚杆，将水泥注浆标杆一定的排距置于顶板和两侧，常用的注浆标杆液为一定比例的硅酸盐水泥和石灰石，注浆时按照一定的压力进行喷射。在混凝土喷射过程中，控制喷射强度，注意分两次喷射。针对锚索设定，可以延着巷道顶板加装合适的预应力锚索，注意选择合适的距离，并且喷射锚固剂。特别是优化锚注支护设计，布置观测点观察巷道锚注段和未锚注段巷道施工情况，控制加固工程，减少收敛变形量，保证支护达到理想效果，注意控制未锚注段围岩变形随着时间关系，长时间监测巷道状况。针对软岩层的不稳定，锚注支护技术在软岩动压巷道的应用就起到了关键作用，可以防止软岩破碎的情况发生，确保巷道的稳固。锚注支护技术是在锚杆支护技术的基础上，然后注浆巩固软岩层的技术，可以使原本脆弱的岩壁变得严实。锚注支护技术在软岩动压巷道的应用是在力学基础在采矿工程中的一个实际应用，软岩巷道锚注支护技术应用是目前主流的巷道施工手段，很好地帮助煤矿巷道掘进支护施工。

3 结语

综上所述，煤矿巷道掘进技术是一项在复杂地质条件下实现采矿施工的高难度技术，因此在施工过程中，需要结合巷道的围岩环境，设计出合理的巷道掘进和支护技术方案。针对煤巷掘进中的疑难问题，施工前期一定要提前讨论分析，特别是巷道掘进和支护技术上的难题，一定要做到及时提出及时攻破，此外还要强化检测监控，实时根据环境的改变，准确地调整施工技术，确保煤矿巷道掘进施工安全有效的进行。