煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析

（山西乡宁焦煤集团毛则渠煤炭有限公司 山西 042100）

我国煤炭资源储量位居世界前列，其国内煤炭资源储量新疆、内蒙古、山西、陕西、贵州、甘肃地区最多，国内已探明煤炭资源储量约为4万多亿吨。煤是一种重要能源，能够同时使用在工业和生活中，其中北方地区对煤炭能源的使用最多。为了满足煤炭能源的使用和进出口要求，我国煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术不断发展，当前已经极大地提高了采矿工作的安全性。

1.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术

（1）巷道掘进施工。煤炭采矿工程巷道掘进施工一般指直眼掏槽和斜眼掏槽的组合施工，这种掘进施工方法在软岩夹层中非常有效。巷道掘进施工技术需要将掏槽角度保持在50°-90°之间，但是掏槽断面较大时必须增加辅助炮眼，否则巷道的施工质量不能满足采矿工程的要求。其中掘进机是巷道掘进施工中的常用设备，该设备与采煤机一同施工可以有效提高采煤效率[1]。

（2）支护技术。煤炭采矿工程巷道掘进施工中需要设置支护顶板保证采矿工人的生命安全，而且支护技术还能够保证采煤巷道的通风和排水正常。如果煤炭采矿工程巷道掘进过程中没有采用支护技术，则巷道在煤矿的挤压下容易出现坍塌，因此巷道掘进与煤矿的距离越近就必须越重视巷道支护技术。

（3）巷道掘进施工和支护技术的作用。煤炭采矿工程巷道支护技术能够保证采煤工人的生命安全，而巷道本身煤炭采矿工程的安全运输路线，只要保证巷道的安全，即可保证煤矿开采的效率和质量。巷道掘进施工在经过软岩土层时没有支护技术则容易出现坍塌事故，而巷道支护技术可以增加巷道的承载能力，从而提高整个巷道的稳定性和安全性，因此巷道掘进施工和支护技术非常重要[2]。

2.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的影响因素

（1）围岩强度。煤炭采矿工程巷道周围岩石直接支撑起整个巷道安全通行，如果围岩强度不足则容易出现巷道塌方事故，因此围岩强度足够时则可以采用简单的支护技术和装置保证巷道负载能力符合要求即可。但是围岩强度不足时必须通过巷道支护技术保证巷道负载能力符合要求之后才能继续掘进，否则只能不断对巷道进行加固。

（2）地质条件。煤炭采矿工程巷道周围的地质条件与其掘进速度直接挂钩，地质环境中储水量小且岩石强度不符合要求时，巷道掘进速度比较慢，只能等待巷道支护技术完工之后才能重新提高掘进速度。巷道中出现水患灾害时，采矿工程设备和设施容易在水患下被侵蚀，因此巷道掘进之前必须对地质条件进行详尽全面地调查。

（3）地应力。煤炭采矿工程巷道受到的最大压力就是地应力，地应力指的是煤炭矿山整体对巷道的压力。如果巷道周围山体在地应力的压力下发生岩体位移，巷道就有可能出现塌方情况。因此为了减少地应力对煤炭矿山巷道的影响，必须保证巷道支护技术能够起到足够的保护作用，否则巷道时刻处在地应力的危险之下。

3.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用要点

(1)巷道掘进

①地质勘探工作。煤炭采矿工程巷道掘进受地质构造和岩土环境的影响，因此施工之前技术人员必须对巷道周围做好地质勘探工作，明确巷道周围的地质构造信息和岩土硬度情况。目前国内地质勘探工作中地质构造方面的调查结果不够全面，在以后的巷道掘进中必须加强这一方面地质勘探工作的质量，保证巷道掘进钻孔工作的绝对安全。

②瓦斯排放工作。煤炭采矿工程巷道掘进瓦斯排放与施工安全直接挂钩，如果瓦斯排放不当导致巷道内部瓦斯浓度过高，在巷道掘进过程中出现安全事故的几率也会随之增加。因此巷道掘进过程中必须同步提高通风系统的质量，务必保证巷道通风系统可以及时将瓦斯排出。技术人员可以在巷道内部布置瓦斯浓度检测装置，并且根据瓦斯即时浓度对巷道掘进施工进度进行调整，防止采矿人员出现意外。

③通风防尘工作。煤炭采矿工程巷道掘进过程中会产生大量粉尘，掘进施工人员和采煤工作人员长期处在巷道环境之中，肺部吸入大量粉尘对身体健康造成严重威胁。通风系统可以保证巷道内的粉尘快速排除，巷道内部粉尘浓度下降则对人体造成的危害也会随之下降。而且有些巷道掘进设备对粉尘浓度有一定的要求，因此施工人员必须保证该设备在实际工作环境下能够正常工作，才能在管道掘进中使用该设备。

④落实掘进技术。煤炭采矿工程巷道掘进技术分为很多类型，每个类型使用的范围和条件都存在差异，因此技术人员必须结合勘探调查结果中的岩层信息选择符合实际情况的掘进技术，这样才能保证掘进技术的落实效果符合要求。如果岩石强度过大，可以采用爆破法推动巷道掘进。

(2)支护技术

①预制钢筋混凝土支护技术。煤炭采矿工程巷道掘进预制钢筋混凝土支护技术主要使用吊环型前探梁对巷道进行支撑防护，但是吊环型前探梁的使用必须根据实际情况确定其参数、数量、固定点，保证该支护技术能够提高巷道掘进的稳定性。②锚杆支护技术。煤炭采矿工程巷道掘进锚杆支护技术主要使用锚杆对巷道的抗变形能力进行提高，该技术需要先对巷道进行抗拉、抗剪能力计算，确定巷道支护锚杆的使用种类、长度、间距等参数，然后通过动态监测技术对锚杆进行布置，最后即可提高巷道的支护质量。③混凝土支护技术。煤炭采矿工程巷道掘进混凝土支护技术主要使用锚杆和混凝土两种材料，锚杆支护固然可以起到一定的支护作用，但是实际支护效果比较有限。而混凝土和锚杆一同作为锚杆支护支架装置，可以极大地提高巷道的支护效果。④全螺纹锚杆支护技术。煤炭采矿工程巷道掘进全螺纹锚杆支护技术主要是一种特制的锚杆，该支护技术与锚杆支护技术并没有本质上的不同，只是支护材料发生了本质上的变化，全螺纹锚杆相比普通锚杆的强度更高，因此该技术在巷道掘进中起到的支护效果更好。⑤U型钢支护技术。煤炭采矿工程巷道掘进U型钢支护技术主要使用U型金属钢架对巷道进行支撑，该支护技术对U型钢架的强度和承载力具有较高要求。当巷道周围岩石在矿山的挤压下发生形变时，U型钢支护可以对巷道起到一定的支撑作用，从而保护采矿人员的生命安全。

4.煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术的关键和选择

(1)巷道掘进支护技术的关键

①煤矿开采方式。煤矿开采方式主要分为两种：综合开采和炮眼爆破开采。炮眼爆破开采分别通过破煤、装煤、运煤、支护等流程运用钻机设备进行巷道掘进，但是这种煤矿开采方式对顶板的强度要求比较高，如果顶板出现问题必然导致安全事故几率增加。②综合开采方式。煤矿综合开采主要利用机械设备与爆破技术完成煤矿的装运以及巷道的掘进支护等工作，但是这种开采方式的工作面比较大，无法保障煤矿开采的质量，而且煤矿爆破后的装运也是一大问题，其回撤和收尾技术有待完善。③复杂环境开放方式。有些煤矿开采过程中地质情况比较复杂，不能采用单一的煤矿开采方法，必须结合每一段巷道的实际情况选择使用综合开发或者炮眼爆破开采方法，尽量保证巷道周围岩石的稳定性，防止巷道围岩被破坏导致安全事故发生。

(2)巷道掘进支护技术的选择

①掘进技术。煤炭采矿工程巷道掘进技术的选择必须结合实际情况而论，不同的地质环境所适合的掘进技术绝对不同，只有根据巷道掘进支护技术和地质勘探结果才能保证巷道掘进的效率和安全。②支护技术。煤炭采矿工程巷道掘进支护技术主要分为金属支护、混凝土支护、锚杆支护、U型钢支护、液压支护等不同类型，但是就防止巷道周围岩石破碎来说，U型钢支护和锚杆支护同时使用所取得的效果最好。

5.煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术的优化措施

（1）提高掘进设备的性能。煤炭采矿工程巷道掘进需要使用钻机设备，但是有些钻机设备的掘进工作性能不够稳定，在比较复杂的作业环境中不能保证正常工作，影响了整个煤矿开采的进度，因此巷道掘进设备最好选择模块化方式，便于更换零部件和维修。

（2）优化机电一体化工艺。煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术必须对机械设备进行优化，将现代远程监控控制技术与机械设备相结合，完成巷道掘进和支护技术机电一体化，这样才能从根本上提高巷道掘进的安全性和采煤效率，机电一体化成为巷道掘进和支护技术未来的发展方向。

（3）提高巷道支护质量。煤炭采矿工程巷道掘进支护技术的质量必须得到保障，否则巷道内工作人员的生命安全无法得到保障。巷道薄弱之处可以采用锚梁支护，保证锚杆材料的质量符合支护要求，及时对精度和质量不符合要求的支护材料进行更换。

6.结论

综上所述，煤是人类最重要的能源之一，而我国煤矿储量虽然比较丰富，但是有些煤矿必须在极高的巷道掘进和支护技术下才能进行开采，所以仍然需要大量从国外进口煤矿能源。只有不断提高采矿工程巷道掘进和支护技术的质量，才能保障煤矿顺利开采和采矿工人的生命安全。因此，煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术的质量必须得到保障，才能提高我国煤矿采矿工程的效率和安全性。