煤矿巷道掘进和支护技术的质量探讨

高伟民　王振兴　王钰

摘 要：在煤矿开采过程中，巷道的掘进和支护是煤矿生产的中心环节。这个过程很容易受到地质条件、施工的设备以及支护技术的影响。巷道空间要以周边煤层与岩体为基础，通过支撑保护巷道空间，从而为煤炭运输与开采提供有效条件。为此，本文介绍了巷道的锚杆支护技术的影响因素，并对煤矿巷道掘进和支护技术进行了分析。

关键词：煤矿;巷道掘进;支护技术

引言

如何合理有效地开挖巷道支护是许多煤矿工程技术人员关心的问题。巷道掘进是指利用一定的方法将岩体或煤岩在规定的区域内破碎，形成一定的工作空间，称为巷道。由于矿山压力的存在，巷道将发生变形破坏。为了保证巷道的稳定性，必须采取一定的支护方法。

1 锚杆支护技术的影响因素

为了保证锚杆支护的有效性，有必要对影响锚杆支护技术的因素进行分析。

锚杆支护在巷道中应用时，锚杆支护直接作用于巷道周围的岩石。如果巷道周围围岩具有较高的强度，锚杆支护后巷道变形能得到有效控制，保证巷道的安全稳定。根据岩石力学理论，巷道周围围岩应力主要由围岩承担，支护只起到很小的作用。因此，巷道支护的效果主要取决于围岩对地应力的承载力。围岩强度越高，地应力作用越大，顶板变形就能得到有效控制，支护效果越好。因此，采用锚杆支护巷道时，应注意巷道周围的岩石强度。

锚杆支护的关键是控制矿压对巷道的影响，而矿压是巷道变形破坏的关键原因。矿山压力会对煤矿开采造成一定的破坏，如煤层松动、人工支架挤压变形或断裂，甚至发生岩层和地表位移或塌陷事故。在矿压作用下，巷道变形破坏现象称为“矿压显现”。矿山压力是煤矿开采过程中发生事故的重要诱发因素。为了减轻矿山压力的负面影响，需要采取有效措施对工作面进行支护，控制采空区改变围岩应力场，实现煤矿安全生产。现代主流的工作面支护手段是控制顶板岩层，因此，工作面支护和采空区治理统称为顶板管理支护技术。锚杆支护在巷道中应用时，巷道断面也会影响支护效果。当巷道断面增大時，矿压增大，支护刚度增大。在巷道开挖过程中，不同的断面形状会产生不同的应力分布。因此，应合理控制截面形状，以更好地发挥应力分散作用。

2 煤矿巷道掘进技术质量控制

煤矿巷道掘进技术是通过多种工序构成，是挖掘煤矿巷道的关键内容。现阶段，我国主流的煤矿巷道挖掘技术主要有多巷道掘进、较差换位掘进技术以及综合性机械化掘进技术。综合机械化掘进技术是一种通过多种机械设备协作掘进的传统化技术，主要在煤巷、半煤岩巷以及全岩巷中掘进应用，综合应用机械化的掘进技术在我国煤炭开采中具有较为显著的优势特征。

2.1 选择恰当的掘进设备

在选择掘进设备时，需要考虑两大方面的因素。一方面是煤矿本身的自然环境和煤矿的质量问题，自然环境包括煤矿岩层的受力程度，受力程度决定了采用何种掘进方式;煤矿质量决定了采用何种设备开采，硬质煤矿要求掘进机的截齿坚硬度较高，松软质煤矿则要求截齿硬度较低。另一方面，要考虑掘进机各部件的性能。截齿是落煤的主要工具，它在切割煤岩时承受不断的压力、切应力和冲击负荷，在切割煤炭过程中，会磨损截齿，不断的与煤岩摩擦会使截齿温度升高，这就要求截齿有较高的耐用性和耐冲击性。

2.2 多巷掘进以及交叉换位掘进技术

多巷掘进以及交叉换位掘进技术是一种掘进以及支护同时进行作业的技术手段。交叉换位掘进技术主要是通过采煤机、锚杆钻车等进行施工作业。现阶段，我国在施工中主要通过钻爆法进行施工，其主要的方式进行先根据要求进行打眼施工，然后放炮，在进行掘进施工的一种方式。较为常见的钻爆法就是通过气腿凿岩机械进行施工作业，可以实现对大规模的钻爆作业施工。而在常规施工中钻爆法适应性较强、相对较为便捷，应用范围相对较为广泛，可以适应不同环境中的不同施工作业，在施工过程中要综合地质条件的具体变化合理的调账钻爆法，根据工程状况形成较为成熟、稳定的施工计划方案，有序开展。

2.3 提高掘进机截割技术

当今社会对煤炭的使用量需求不断增多，人们也在不断扩大矿井的开采规模，巷道断面也因此变大，在巷道内进行掘进作业时，机械受到的围岩应力便回不断增大，这就增加了，在巷道内进行施工作业的危险指数。巷道结构是由机械所创造的截面来决定的，稳固的巷道需要高技术的截割工艺。如果在岩层较为坚硬，结构相对完整处进行巷道掘进，可由中心切入，先钻出一个较小空间，再由中心向四周进行掘进，这样可使巷道断面成型相对整齐，开出的煤也因此比较匀称，且相对整齐的巷道受力也均匀，不会对巷道以外的岩层有较大的压力。另一方面，如果岩层坚硬程度较低，岩层间有多处裂缝，则需要在钻进机械作业后立即对巷道进行支护作业。且钻进机械需要分多次进行，每次进行的深度也不宜过大。例如，对于结构性较差的巷道来说，可先切隔2/5宽的巷道，进行安全支护后，在切割剩余部分的巷道。

3 煤矿巷道支护施工质量控制

煤矿巷道支护技术是一种避免巷道围岩破坏，保障巷道安全的技术手段。通过此种技术可以有效的稳定周边围岩，保障巷道安全挖掘施工。现阶段，主要应用的支护技术主要有棚式、锚喷、砌碴等多种支护技术手段。

3.1 临时性支护技术

岩层受到掘进影响相对较小，其采取的支护措施则就会直接影响后续的施工作业，施工人员要综合实际状况通过临时性的支护措施做好处理。此种支护设置可以应用木质或者液压支柱施工，具有良好的围岩加固作用。在应用此种方式的时候，工作人员不仅仅要保护支护质量，就要合理控制强度以及拆卸，保障其便捷性。金属支架也是一种临时性的支护措施与手段，在施工中要综合实际状况合理处置。

3.2 永久性支护技术

永久性的支护技术是一种保持岩层永久稳定性的基础保障，也是在掘进施工中较为常见的支护性方式，其主要方式如下：

3.2.1 锚杆支护技术

加固顶板岩层，支护设施类型繁多，例如材质为玻璃钢的复合性锚杆，此种活动设施在安装中要做好内部端头位置的结构调整，合理控制锚杆的尺寸，保障其可以与钻孔相适应。锚杆与岩层中具有锐角夹角，操作人员在处理中要合理的控制角度。锚固剂具有锚杆加固的作用，工作人员要做好搅拌施工，要连续施工，进而在根本上保障支护的效果与质量。

3.2.2 预制钢筋混凝土支架

此种支架在施工中因为混凝土强度与硬度适宜，具有良好的承载力，可以有效的满足支护的实际需求，因此其主要制定方式为支架形式。在进行支架施工汇总，工作人员要做好梁柱接口连接质量的合理控制，避免因为伸缩性差等缺陷影响质量。操作人员要将其与吊环前探梁有效联系起来，通过组合的方式进行支护施工，在巷道中根据状况布置不同数量以及强度的支架，通过吊环固定支架，保障单根的支架与吊环强度之间的适应性，做好临时性的支护处理，进而保障其支护效果与质量。

结束语

在采煤过程中，保证巷道掘进速度，有利于保证工作面高产高效。煤矿巷道掘进速度与诸多因素有关，需要根据煤矿实际情况加以改进。煤矿巷道安全也是一个重要的问题，其安全关系到生产的安全。因此，必须采取有效措施对掘进巷道进行支护。

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