煤炭釆矿工程巷道掘进和支护技术的应用简析

田始艳 惠凡光

摘要：在煤炭开采过程中，巷道掘进与支护是同步进行的两道工序，随着巷道挖掘进度的加快，巷道岩体的稳定性也将遭到破坏，在这种情况之下，必须采取有效的支护措施，以防止发生坍塌、岩体滚落等安全事故。因此，本文将围绕影响巷道掘进和支护作业的主要因素，以及掘进与支护技术的必然联系与实际应用展开论述。

关键词：煤炭;采矿工程;掘进技术;支护技术;应用

近年来，随着煤炭产量的逐年增长，超過1000米的矿井数量也不断增加，而在巷道掘进过程中，矿井越深，掘进难度越大，安全风险越高，因此，支护技术的重要性也逐步突显出来。如果支护环节出现漏洞，不仅会给井下作业人员的生命安全构成直接威胁，而且也会给煤炭生产企业增加巨大的经济负担。为了降低安全事故的发生几率，煤炭生产企业不断对掘进技术与支护技术进行优化创新，并取得了理想的应用效果。

1     影响巷道掘进与支护作业的主要因素

1.1  井下围岩强度

在衡量和判定井下岩层的稳定性指标时，首先考虑的是围岩的强度值，如果围岩强度低，易脱落、易破碎，就会增加掘进与支护难度，安全风险也相对较高。因此，在支护作业开始之前，技术人员需要对井下围岩的强度进行检测，以保证锚杆的支护强度能够满足作业标准要求。在测定围岩强度时，通常以地质应力载荷量作为参考指标，如果应力载荷量大，顶板发生位移的几率就会降低，如果应力载荷量小，顶板就极易产生位移，而影响支护效果[1]。

1.2  地质构造与巷道深度的影响因素

巷道掘进深度以及地质构造与巷道稳定性也有着直接关联，如果掘进深度小，地质结构简单，围岩的整体性好，则易于支护，而且支护效果良好。如果掘进深度大，地质结构复杂，围岩的局部区域稳定性差，就会增加支护难度，同时，也会增加投入成本。因此，在选择支护技术类型时，应当兼顾考虑掘进深度参数以及地质构造情况，并制订针对性的支护措施。

1.3  巷道形状与尺寸的影响因素

巷道断面的尺寸与形状也会对支护效果产生不利影响，如果断面尺寸出现偏差，在支护时，就极有可能发生应力集中现象，而围岩的局部区域就会出现失稳的情况，进而增加了安全风险。因此，在支护施工开始前，技术人员应当对现场作业人员认真做好安全技术交底工作，保证巷道断面形状与尺寸满足标准要求，尽量减少误差值，以提高支护作业的安全性。

2     煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的必然联系与实际应用

2.1  巷道掘进施工方法

巷道掘进主要包括钻眼爆破法、光面爆破法、深孔爆破法等，而钻眼爆破则是煤炭开采过程中较为常用的一种方法。在实施爆破之前，技术人员首先应对煤矿周边的地质结构以及岩层含水量等信息进行勘测和调研，并形成真实确凿的数据，为制订可行性掘进与支护方案做好充足准备。比如在布置炮眼时，应当遵循“抓两头、带中间”的原则，即首先选择掏槽方来确定准确的掏槽位置，然后依次布置周边钻眼。通常情况下，掏槽眼往往处于巷道断面中央偏下的位置，与底板的位置接近，这样能够预留出足够打眼作业空间。在布置周边眼时，眼口的中心位置始终在掘进断面的轮廓线上，眼底落在轮廓外50—100mm的位置，并且高出巷道板大约150mm—200mm左右，这样利用于打眼作业。在布置崩落眼时，应当考虑巷道断面的大小与尺寸，同时，调整好炮眼的密集系数。另外，为了保证爆破效果，尽量选择低密度、低爆速、传爆性能好、爆炸威力大的炸药。

2.2  合理选择支护技术

在巷道掘进作业开始之前，煤炭生产企业应当对当地的地质环境进行实地勘测，根据地质结构以及岩层强度等数据，科学选择掘进技术。在掘进过程中，较为常用的支护技术主要包括金属网支护技术、喷浆支护技术、锚杆支护技术、锚索支护技术以及联合支护技术。以锚杆支护技术为例，其作用机理是利用锚杆与围岩之间的相互作用，使围岩的稳定性能够满足标准要求。在支护过程中，锚杆对围岩接触面产生轴向力与切向力，使锚杆的抗剪强度增加，这时，锚杆能够阻止围岩发生二者之间发生滑动现象，进而提高围岩的结构强度。其中，锚杆的预紧力矩越大，抗剪强度也越大，在实际施工时，一般手动锚杆的安装预紧力介于100—200N·m之间，产生的初锚力能够达到10—20KN，而机载锚机具的预紧力介于200—300N·m之间，产生的初锚力可以达到30KN以上，但是，受到施工机具的影响，初锚力数值很难超过35KN的理想数值，因此，在实际应用时，尽量加大锚杆预紧力矩。合理选择支护技术，不仅能够增加围岩的强度，降低安全风险，同时，也能够提高作业效率，进而为煤炭生产企业创造更多的经济效益[2]。

2.3  做好掘进与支护施工前的准备工作

对技术人员来说，在施工前，应当认真查阅相关资料，及时收集和获取地质条件、地下水、掘进机械性能的相关信息。然后对煤炭开采区域进行勘察和调研，并与当地的地质、水文部门建立合作往来关系，以建立煤炭开采信息档案数据库。当数据收集工作结束后，应当及时编制施工组织设计方案，在方案当中明确掘进方式、支护方式、机械设备规格、数量以及临时支护所采取的主要形式。最后，对掘进与支护过程中可能出现的冒顶、巷道开口等突发情况进行重点分析，以制订出行之有效的应对措施，将施工安全风险降到最低点。

2.4  优化掘进与支护方法

在掘进过程中，掘进机械与巷道之间始终处于接触摩擦状态，这一过程，机械振动频率也大幅升高，因此，出于延长机械设备使用寿命，保证作业连续性，煤炭生产企业应当选择性价比高、动力性强的机械设备，以保证正常的施工过程不受任何影响。目前，随着信息化、自动化技术的迅猛发展，煤矿掘进机械的自动化水平已经跃升到一个新的高度，在这一背景下，技术人员可以利用智能系统终端对机械设备的运转状态进行实时监控，一旦出现运行故障，系统能够第一时间将故障信息反馈终端操作人员，进而为检修人员争取了大量时间。另外，在处理软岩巷道时，应当采取多次支护的方法，并对支护效果进行实时监测，以确保掘进作业能够正常推进。

结束语：

在煤炭开采过程中，掘进技术与支护技术与煤矿安全生产以及开采效率有着必然联系，因此，煤炭生产企业应当始终秉持与时俱进的态度，不断实施技术创新与管理创新，在保障安全生产的同时，提高煤炭开采效率与煤炭产量，以满足社会各领域对煤炭能源的需求。

参考文献：

[1]   李振洋.煤矿开采工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].建筑工程技术与设计，2020（16）：5067.

[2]   王波.采矿工程巷道掘进和支护应用研究[J].河南科技，2020（11）：46-48.