采矿工程巷道掘进和支护技术的应用

邹春奎

摘 要：现阶段，随着社会的发展，采矿工程的发展也越来越完善。巷道掘进操作可以为采矿工程实施提供良好的作业条件，使采矿设备有足够安全方便的作业空间和环境。在巷道掘进施工中，掘进设备需要作用于岩层或土体上，然后不断前进，不断开拓空间。在掘进过程中，很容易出现岩层失稳或地质变化等状况，这些会直接导致巷道受损，严重情况下，会使巷道坍塌，造成更大的安全事故，所以相关人员还要在掘进同时，做好支护施工。

关键词：采矿工程；巷道掘进；支护技术；应用

引言

随着社会经济及科学技术的不断发展，特别是各项技术的应用为人类带来了巨大便利，而这一便利也被应用在了采矿行业。煤矿巷道是开采过程中重要的开采运输通道，同时也是保证煤矿开采安全及高效的关键。一旦煤矿巷道出现问题，那么会对整个煤矿开采作业造成严重影响，轻则影响开采作业的正常进行，造成不必要的经济损失；重则危及作业者生命安全，造成重大事故。因此加强巷道掘进和支护技术的研究及应用具有重要意义。

1煤矿采矿工程巷道掘进与支护技术的作用

在煤矿采矿工程施工的过程中，要有计划地对地下巷道进行掘进，以形成安全的巷道空间。在巷道掘进过程中，为了保证人员的安全，也为了保障开采运输能够拥有畅通、稳定的路径，需要对巷道空间进行保护，这就需要使用支护技术。不管是掘进还是支护，其目的是为了保证煤矿巷道的安全与稳定，确保采矿作业能够高效、稳定的正常运行，并确保效率的前提下，防止安全事故的产生。由于地下环境复杂，一方面巷道中会有一定的软岩，可能会发生巷道崩坍、破坏等问题，需要利用锚杆支护等支护技术来对巷道进行有效支护；另一方面，掘进必须要依靠合理的掘进技术来保障掘进的效率和质量。因此，为了巷道的稳定与安全，要合理利用煤矿巷道掘进和支护技术。

2采矿工程巷道掘进和支护技术中的影响因素

2.1 巷道围岩强度因素

巷道的稳定性与围岩强度息息相关，为了可以形成对巷道的良好支护和支撑，需要经过勘察并结合围岩强度进行支护技术的合理采用。如果围岩强度可以在锚杆支撑下，实现了自身强度的提高，那么可以进一步加大保护支撑力。围岩勘察的过程中，主要针对地质应力的承载能力进行了解和分析。承载能力的高低与顶板位移的大小有着直接关系，承载性能强，当地质应力增加的情况下，会降低顶板位移的大小，发挥相应的保护和支撑效应。所以，采矿项目中的巷道掘进施工中，需要关注围岩强度提高支护有效性和掘进安全性。

2.2 地应力因素

煤炭采矿工程中，地应力是具有较大安全影响的。其表现在会增加岩体位移、支撑物变形失效、煤层压松等方面，甚至还会造成岩层断裂、工程坍塌。为了有效解决这一隐患，确保采矿工程的顺利进行，具体的巷道掘进与支护时，务必全面有效的采取技术方案对作业面形成支撑体系，与此同时，科学处理采空区，以促进采矿作业的安全进行。例如，对顶板岩层进行支撑控制，这一方式在当前的工作面保护支撑中较为常见，顶板管理支护技术即工作面支撑与采空区处理的有机结合。

2.3 巷道断面尺寸及形状因素

采矿作业的巷道掘进中，巷道围岩应力的优化和保护支撑是必不可少的，这就会造成断面出现应力不均的现象，为了可以使应力得到分散，应当在实际过程中严格控制巷道断面的形状和尺寸。

3煤矿巷道掘进和支护技术的应用

3.1 综合机械化掘进技术在煤巷中的应用

煤层巷道的掘进多应用综合机械化掘进技术。其中，悬臂式掘进机是最基础也最重要的设备，其它设备还包括转载机、锚杆钻机等。在该技术下，掘进机性能越好，那么掘进工作效率就越高。很长一段时间一来，我国煤层巷道的掘进都存在掘进机性能远超掘进需求的情况，造成严重浪费。为此我国自主研发了适合我国煤巷的悬臂式掘进机，在保证作业效率的同时，避免了不必要的浪费。

3.2 连续采煤机掘进技术在大断面煤巷的应用

大断面煤巷由于其特殊性，需要利用连续采煤机进行挖掘，同时针对其中的各个流程加以优化，从而保证掘进施工的有效性和安全性。连续采煤机本身具有极大的截割宽度，从而能够将集煤、装运和运走等工作合为一体，避免了常规掘进作业中的繁琐工序，从而可以有效减少大断面对掘进工作的影响。在大断面煤巷中应用连续采煤机挖掘技术时，可以采取分层掘进，上下层分层作业的方法来优化施工流程，并通过画弧的方式来找出大圆半径，以保证巷道成型。另外，对绞车提升和碴石运输同时进行，可以有效节省大量时间，起到提高运输效率的作用。

3.3 锚注支护技术在软岩动压巷道的应用

在软岩动压巷道中，可以在锚杆支护的基础上，结合注浆巩固技术，从而形成全新的锚注支护技术。锚注支护技术将锚杆支护与注浆加固的优点结合起来，能够通过注浆来提高软岩的整体强度，防止软岩出现破碎等情况。然后，锚喷支护技术使得整个岩壁更加密实，从而防止锚杆的作用力全都集中在某一个点上而导致岩壁发生破坏。

3.4 全螺纹锚杆支护技术的应用

全螺纹锚杆支护技术的关键在于使用了全螺纹锚杆，从而有效改善锚杆支护技术中存在的问题。全螺纹锚杆与普通锚杆的最大区别在于其不需要二次加工紧固螺纹。这样一来，全螺纹锚杆就有效避免了普通螺杆存在的杆体各部分强度不等问题，没有薄弱截面。那么当全螺纹锚杆在实际应用时，就不会出现因侧压力的集中应力而导致薄弱截面断裂的情况。另外，全螺纹锚杆的生产成本较低，能够广泛应用在各类巷道之中，更能根据巷道实际情况进行截取，在节约了巷道支护成本的同时，简化了巷道支护工序，提高了巷道支护质量。

3.5 沿空掘巷锚杆支护技术在深井全煤巷道的应用

深井全煤巷道由于有着采深大的特点，故而常规锚杆支护技术难以满足其需求，无法对巷道进行有效支撑。因此，需要根据深井全煤巷道的实际情况，对锚杆支护技术进行合理优化。其中最为重要的是确定并设计锚杆的预应力，以满足高采深下的巨大应力要求。同时，采深过大也会导致围岩受到的锚杆力增加，从而容易出现围岩破坏的情况，需要合理使用钢带、金属网等构件来缓解围岩受到的集中应力，防止围岩受力过大而产生破坏。

3.6永久性支护技术要点

永久性支护技术是岩层永久稳定的保障，也是掘进过程中常用的支护方式，其主要包括以下几种，其一锚杆支护技术。主要对顶板岩层进行加固，相关的支护设施主要有好几种类型，比如材质为玻璃钢的复合锚杆，这种设施在安装时，还要调整内端头的结构形式，控制锚杆尺寸，使其能与钻孔相适应。锚杆和岩层之间有夹角，该夹角为锐角，相关人员要注意控制角度。锚固剂主要对锚杆起到加固作用，相关人员还要做好搅拌工作，锚固施工应一气呵成，以保证支护效果。其二预制钢筋混凝土支架。在这种支护设施中，混凝土的强度和硬度以及承载能力可满足支护要求，所以其主要制定为支架形式。将其用在支护施工中时，相关人员还要对梁柱接口连接质量进行控制。只应用这种支架，可能会产生伸缩性差等缺陷，相关人员还要将其和吊环前探梁联系在一起，将这种组合形式应用在支护施工中，主要在巷道中布置一定数量和强度的支架，吊环主要对支架进行固定，所以单根支架和吊环的强度还要相适应，然后结合临时性支护设施，共同保證最后的支护效果。

结语

采矿工程作业环境本来就复杂恶劣，安全系数低，虽然有支护设施，但如果支护不当或支护力度小于环境变化程度，都有可能使开采环境变得更加恶劣。所以相关人员不仅要完全落实掘进技术和支护技术，还要保证各种支护设施的质量，在掘进支护之余，更要关注相关的注意事项，使支护能起到加固作用。

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