煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析

2020-03-07闫小平

工程技术与管理 2020年11期

闫小平

山西锦兴能源有限公司，中国·山西吕梁 033600

煤炭采矿工程；巷道掘进；巷道支护

1 引言

在煤炭采矿工程施工的过程中，为了保障工程的顺利完工和工人的安全，必须要做好巷道挖掘和支护施工，采用科学、有效的施工技术，减少工程施工中的安全隐患。煤矿巷道通常采用组合掘进的方式，掘进方式包括直眼掏槽和斜眼掏槽两种。在爆破施工的过程中，如果进行大面积的爆破需要先设置辅助掏槽眼，这样才能形成规则的巷道形状。在采掘机掘进的过程中，破煤和装煤可以同时进行，从而提升掘进的效率。如果采用煤机横向切割的方式，可以拓宽巷道的宽度，进而持续进行煤层开采。矿山受到压力的影响，可能会出现坍塌、落石等情况，需要采取有效的支护措施来保障施工的安全可靠。

2 煤炭采矿中掘进技术要点

2.1 掘进方式

在巷道掘进工程中，有几种比较常用的掘进方式，包括综合性机械化掘进、大断面连续性采掘等。在实际施工的过程中，要根据具体的施工情况和要求选择最恰当合理的掘进方式，既要保障掘进的效率和质量，还要确保施工的安全性。目前来说，综合机械化掘进是应用最广泛的一种方式，利用供电系统和运输机进行机械掘进，同时配合巷道掘进技术进行采矿[1]。在采用大断面连续性采掘方式的过程中，运输方式普遍选用间断式、连续式等形式。在掘进的过程中，要对进度和速度进行合理的控制，为采矿施工提供便利。在实际施工的过程中，要合理的协调掘进施工和采矿施工，既要保障掘进的效率，还要满足采矿需求。

2.2 瓦斯排放

在煤炭采矿的过程中，瓦斯是一种危害性较大的气体，容易引发爆炸、中毒等问题。因此，在巷道掘进的过程中，一定要做好瓦斯排放的工作，这样才能确保掘进工作的顺利、安全。在掘进施工的过程中，首先要做好瓦斯排放工作，将掘进面的瓦斯排除干净，要从掘进生产管理入手，避免瓦斯积聚。如果出现瓦斯积聚的情况，一定要及时有效的采取处理措施。如果瓦斯积聚量超过规定，则20m 内的人员需要迅速撤离，并且停止作业。安全瓦检人员需要及时向调度室进行汇报，然后采取有效的排放处理措施，控制矿内的瓦斯浓度，保障工作人员的安全。

2.3 巷道支护

在巷道掘进施工的过程中，为了缓和并减少围岩的移动，避免巷道断面出现过度缩小的情况，同时避免散离和破坏的围岩冒落，需要采取有效的支护措施。巷道支护的有效性与支架本身有直接关系，同时也受到围岩性质、支架安设密度、支架安设质量等因素的影响。通常为了使巷道支架可以更好地对围岩变形问题进行调节和控制，应该在围岩出现松动和破坏问题之间就安设支架，围岩在仍存一定自承力的情况下和围岩共同发挥承载作用[2]。如果在围岩已经丧失自承力的情况下设置支架，则需要支架和围岩之间形成有效的约束和依赖关系，这样才能共同承载压力，从而避免冒落、坍塌等问题的出现。

2.4 通风防尘

在煤炭采矿工程施工的过程中，通风防尘是十分重要的一项工作。矿井通风旨在为井下提供足够的新鲜空气，将井内的有害气体和烟尘冲淡，从而形成良好的环境条件。为此，需要建立有效的通风系统，发挥地面空气在主扇机的作用，通过机械通风的方式来替代自然通风。设置控制风流的设施，根据矿井风量进行合理的分配，需要安装风门、风帘、板闭等设施。可以根据采矿、掘进、硐室和其他地点的实际需风量综合来计算回采工作面。如果掘进工作面需要长距离的通风，在风量不足的抢矿下，可以增加通风动力。

在防尘方面，首先要健全通风防尘机构，由专业的队伍进行防尘施工。其次加强培训教育，强化员工的防尘意识，建立有效的规章制度，明确各个岗位的职责。最后要加强个体防护，确保施工的安全性。

3 煤炭采矿工程掘进和支护中存在的问题

在煤炭采矿工程掘进和支护的过程中，可能会遇到各种各样的难题。受到应力地下水作用的影响，软岩巷道会出现剧烈的变形情况，顶底板移近十分明显，会有底鼓出现在底板上，两帮也会随之凸出。受水的影响，难以控制软巷道的变形情况，巷道底鼓主要分为两种类型：一种是挤塑性底鼓；另一种是膨胀性底鼓。如果巷道中有积水，两种底鼓会产生相互作用，从而导致恶性循环。针对软巷道，既可以采用地脚锚杆支护的方式，也可以采用底板锚杆支护技术，以此控制变形问题。在巷道设计的过程中，可以设计反底拱形断面。采用开挖卸压槽和打卸压钻孔的方式将应力释放出去，以此控制变形问题。

4 煤炭采矿工程掘进与支护技术的应用

4.1 巷道支护技术的选择

中国常见的煤矿开采方式包括炮采和机采两种，后者可以更进一步分为普采和综采两种。炮采采煤工艺采用打眼放炮的方式进行采矿和挖掘，可以采用单体液压支柱进行工作面的支护。这种方式的工作面布置十分简单，可以在复杂的地质条件下应用，但采用该方式进行顶板支护很容易出现冒顶的情况，放炮的过程中也可能导致液压支柱被崩倒，具有一定的危险性[3]。普采适用于小型矿井，综采则适用于大型矿井。这两种采矿方式最大的差异就是采用液压支架支护顶板，液压支架安装更加方便，支护效果相对较好。

综采工艺的开采效率比较高，具有机械化的特点，但实用性较差，无法进行频繁的移动，装备撤离难度较大。在地质条件比较复杂的情况下，应该根据实际情况选择开采工艺，避免将巷道布置在地质结构过于复杂的区域。在开采工作面设计的过程中，也要尽可能规避地质结构。为了确保巷道安全稳定，同时降低支护成本，要选择围岩比较完成的位置设置巷道。在比较复杂的地质条件下进行煤层开采巷道的布置，可以选择数值模拟等方式进行支护方式的检验和计算，确保支护的安全性。

4.2 巷道支护技术的分析

在实际开采的过程中，保水开采是一种比较常用的开采方式，采用有效的保护技术，避免开采的过程中对地下水造成破坏。在该方法应用的过程中，支护工作尤为重要。不同的矿区，保水开采的具体方式各不相同，如果当地水资源短缺，则需要尽全力保护并充分利用水资源，既要开采煤炭，还要开采水资源。在水资源充足的地区，则做好污染水源的防污染措施。在实际施工的过程中，难免会破坏水源流动，造成地下水流失，不仅浪费水资源，还会影响地质条件。因此，必须采取有效的保水措施。

在实际施工的过程中，为了发挥支护的作用，需要合理选择锚杆支撑保护技术，尤其要做好螺母质量的把控，确保各个配件的精度符合工艺要求，全面提升工程的抗压能力，确保支护的有效性和掘进的安全性。