煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术的应用研究

2019-09-02甄向宇

科技视界 2019年10期

甄向宇

【摘要】进行煤矿开采工作时，煤矿巷道掘进以及支护这两个步骤占据关键的地位，但它们容易受到施工设施、环境以及技术等方面的影响，引发众多的安全隐患，挖掘属于施工过程中的实际操控环节，其更多的还是对煤矿进行采矿、施工工作，让地下巷道的规划挖掘目标得以实现。巷道空间的施工应着重针对四周的煤层和岩体两方面，借助支撑作用使巷道空间受到保护，从而更有利于煤炭进行运输以及开采工作。

【关键词】采矿工程;巷道掘进;支护技术

中图分类号： TD353;TD263文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）10-0177-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.10.076

挖掘施工的含义为采矿工程施行的过程中，计划性地挖掘地下巷道，使用科学有效的施工方法、措施手段将煤层以及四周岩层破碎，促进巷道空间的形成，之后再对它们展开一定的支护工作，保证巷道足够稳定，畅通无比，方便实施煤炭业的开发、运输工程，如果要使采矿的全过程足够安全，能在正常情况下施行，应将支护技术加以运用，掌握巷道掘进技术的实施准则，按照实际的施工环境选择对应的支护方式，确保采矿工程的安全性和质量性。

1 采矿工程巷道掘进的含义

采矿工程中实施巷道挖掘工作有多种多样的方式，譬如锚喷联合开挖、大断面连续开挖、综合机械化开挖等，挖掘方式的不同使得装备器械、施工要点也存在极大的差异性。在采煤机和挖掘机发展的过程中衍生出一种新的系统，即挖掘与错定一体化的系统，它可以使锚具在挖掘工程中被协调地运用，提升挖掘工作的效率。所以，它能在采矿工程中被大量运用，大断面连续开挖指的是运用专业的挖掘设施实行挖掘任务，连续或间接性的进行运输;综合机械化开挖则是指使用机械化掘进系统，即通风除尘设施、掘进机、输送机组合而成的系统实施挖掘工作，施工过程中，应结合隧道施工的需求，使用合适的、可实现功能的挖掘机型号，与此同时，为了确保挖掘工作开展得足够顺利，采矿方要了解挖掘方式的不同运用的场景也不尽相同，分析采矿工程的地质环境，按照实际情况运用相应的挖掘方法。

2 实施采矿作业的工艺技术

在采矿作业中，运用连采技术可以提高综掘速率。所谓连采指的是在煤矿业连续不断、机械化的采煤方式，机械化程度水平较高，它促进了挖掘、短壁采煤工作的施行，连采工艺技术主要运用采煤机、锚杆钻机完成交替掘进、支护工作。在煤层稳定、灰分、硫分含量较少的情况下，沉积环境会延缓采掘进程，为了确保这种地质结构的支护质量，需要减少作业循环的进程，然而，连采技术使作业的进程延缓，使得掘进施工中调机愈加频繁，在软媒、软岩环境下，连采机较大的重量直接造成掘进巷道的底板被严重破坏，使采矿工程的成本、风险陡然上升，此时综掘机的好处就显现出来了，它具有较轻的质量，既可以进行底层挖掘工作，也能完成煤层顶板任务。从支护层面来看，实施锚杆支护巷道需要认真完成支护工作，连采工艺技术显然是无法做到这一点的，因此对安全产生了极大的威胁，连采工艺技术大多使用进口装备，具有较高的成本，且磨损频繁，维护管理的难度上升，工程成本因此加大;但是综掘机价格便宜、容易采购且易于维护。连采工艺技术具有较快的割煤速度、循环速度，但是一旦多个设备同时工作，极易断电，延缓挖掘的进度。

3 采矿工程实施支护技术的意义

伴隨我国社会的进步、经济水平的稳步增长，在各种各样的矿产上也有不同的需求，且需求量也在不断上涨，这促进了我国矿产业的发展，矿产开采力度的加大，随之也带来更多的安全隐患，人们在开采矿产的安全性方面的重视程度也越来越高，所以采矿工程的支护技术、支护设施不断提高，其中支护技术的崛起使得顶板的安全性有了保障，通常情况下采矿工程的支护技术水平与采矿工程的安全性、效率性息息相关，特别是在井下进行挖掘作业时，支护技术具有更重要的意义，采矿工程施行时，通过井下作业为企业带来巨大的经济效益，但与此同时危险系数也随之增加，极易产生矿难的安全隐患，所以进行采矿的过程中，应结合采矿的实际情况运用相应的支护技术，确保采矿工程的安全性，防止出现井下事故，由此可看出在采矿工程中支护技术运用的实际意义。

4 采矿工程中巷道掘进速度快慢的决定因素

4.1 地质环境

在采矿工程中，决定巷道掘进速度快慢的首要条件是地质环境，而且地质环境具有一定的客观性，无法随意改变，采矿区域地质环境中产生褶皱断层、岩体变硬、储水增多、裂缝加深等情况，不仅使巷道掘进、支护技术施行的难度加大，与此同时工程的安全性应面临巨大的考验，极易产生水患灾害、瓦斯溢出或冒顶等隐患，因此，采矿工程巷道掘进操作正式施行前，一定要全方位查看矿区的地质环境，运用科学有效的方法进行掘进。

4.2 巷道围岩的强度

巷道保护支撑有没有效其关键之处在于巷道围岩坚不坚硬，如果在锚杆支护支撑的情况下围岩的硬度加大，那么从某种程度上来说可以使支撑力度加大，巷道围岩的强度主要判断围岩在地质应力方面的负载能力，倘若围岩的负载程度较高，在地面压力较大的情况下，顶板位移的改变也会缩小，达到支撑保护的效果，因此在巷道围岩掘进工程中应运用锚杆支护技术，着重考虑围岩的强度。

5 巷道掘进的施工措施

在现有阶段，巷道锚杆支护具有良好的系统性，包括支护方案的设计、地形勘察、机械材料的选择、作业质量的评估等方面，勘察地形时应将围岩的强度、应力以及结构特点等加以结合在进行勘测，获得对应矿区的围岩强度、应力大小、结构性能等数据，使巷道支护有强大的数据作支撑。针对勘察的结果，应按照实际的地质情况设计不同的科学工作方案;将围岩结构性质、作业设施、支护材料进行有效率的管理，保证施工全过程的顺利进行。在工程巷道施工掘进过程中进行针眼爆破工作，按照巷道的规划设计，做好施工准备活动，运用尽可能多的电钻装置进行施工作业，着重分析运用的施工技术，使炮眼在合理的深度挖掘前进，煤电钻的运用可确保煤层的深度、炮眼的距离在合适的范围内，从施工人员的角度来说，初期应把炮眼的距离设置得足够合理，结合实际情况确定炮眼的位置，从根本上保证炮眼的位置足够精准，在此基础上才能落实相关规定。岩巷道、媒岩层具有相同的特性，因此它们都使用单向槽的方式进行挖掘工作，针对挖掘过程中炮眼较深这一问题，应从实际情况出发看挖掘的整个过程。在炮眼断面较小的情况下，通常使用复合型掏槽掘进的方式，如果炮眼在软煤层，则需要相关的施工者进行设置，掏槽个数设置为三个，倾斜角设置在六十至九十之间;如果软煤层断面不大，此时炮眼的设置是没有作用力的，钻眼爆破实施正常，资源开采正常的情况下应将装煤工作顺利完成，装煤工作既费时又费力，施工时需要借助装煤机完成工作，这种装煤机具有良好的持续性、高效性以及灵活性，应在断面运输的情况下加以运用。

6 采矿工程巷道支护技术应用的关键

6.1 掌握临时支护技术的关键

临时支护技术的目的在于满足采矿工程巷道掘进工作因临时特殊情况而实行的支护任务，要使临时支护的质量有所保障，应明确使用的支护材料。支护材料的差异性使得各自的优点、缺点也各有千秋，使用材料足够科学合理，临时支护的质量才能得到保证，譬如，临时支护中使用木支架可以降低质量，使加工更加容易，安装更加简便，但是木支架具有较差的强度、防护性能;而金属材质的拆装迅速，强度较高，可重复进行使用，但是它也有一个缺点就是成本更高，从以上事例可知，支护材料的选择应综合安全性能、经济性能以及实施性能三方面进行考虑，与此同时，临时支护工作中的支护细节要一一确认，施工者应遵循支护的规章制度、流程完成作业，尤其是检查支护质量方面，不能将受损的支护材料应用于施工工程中。

6.2 掌握永久支护技术的关键

6.2.1 锚杆支护技术

巷道永久支护中使用锚杆技术确保施工质量的同时，还要注意以下几点：第一，计算并分析锚杆杆体抗拉、抗剪性能，确保锚杆性能与要求一一对应;第二，根据巷道种类和支护要求的不同，确定最合适的锚杆长度，为避免托板产生形变，产生事故，可增大托板的厚度，使托板的抗形变力增强;第三，使用动态监测的方法，将存在的问题改正，提高锚杆支护的质量。

6.2.2 矿用支护型钢

巷道断面中使用矿用支护型钢具有较高的韧性、抗压性，在很多地方加以运用，挖掘煤矿井下巷道时需要支护架承担负载力以及推动力，在使用后应综合分析负载力、截面抵抗矩的数值大小，确保两者足够接近，以此提升支护架的应用力。

6.2.3 混凝土支护技术

将喷射的混凝土制作混凝土支架的方法称为混凝土支护技术，结合锚杆支护技术可显著提升围岩的固定性，但要注意以下几个方面：第一，混凝土喷射装备布置足够合理，它决定了支护工作的质量;第二，遵循相关流程完成作业，保证每一个细节的严谨性。

6.2.4 支架的可收缩性

支架的塑性形变影响着它的负载力，因此实际进行操作的过程中，通常来说煤矿巷道的承载能力接近极限承载力，为确保其工作状态的良好性，应测量极限值，缩小实际承载力和极限力的差距，保证支架在最好的状态下进行工作。

6.2.5 预制钢筋混凝土支护技术

使用这一技术的支架具有较高的强度，且成本不高，但是自身的重量较大，缺乏伸缩能力，因此运用于巷道支护的前探梁中。

7 结语

综上所述，在采矿工程的施工过程中，工程的开展与巷道掘进、支护关系紧密，应加大对它们的研究力度，结合先前的施工经验，保证煤炭业朝着更安全、高效的方向发展，使开采的煤炭的质量稳步提升。

【参考文献】

[1]张建刚.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].机械管理开发，2017（2）：61-62.