煤矿巷道掘进施工与支护技术探究

马玉林 高玉龙 张红军

摘 要：煤矿施工过程中，巷道的掘进和支护十分重要。掘进施工和支护技术必须具有很高的技术专业性，以保证采掘生产安全。通过对煤矿巷道掘进施工和支护技术进行探究，更好地解决煤矿巷道掘进问题，提升煤矿开采效率。

关键词：煤矿开采;巷道支护;掘进施工

中图分类号：TD3文献标识码：A文章编号：1674-1064（2021）08-100-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.050

煤矿开采受到地质条件、设备应用、环境因素、技术选择、人员素质等因素的影响，为了确保煤矿采掘效率，提高开采效益，对巷道掘进施工和支护技术进行研究十分必要。通过优化改善采掘和支护技术，减少采掘过程中风险因素的干扰，减少顶板裸露时间，降低人工作业风险，提升施工安全性。

1 巷道掘进施工和支护技术

煤矿焊道掘进施工是煤矿生产建设中的重要组成部分，采取一定措施和伙房对岩石进行爆破，形成合理的巷道空间，并采取支护技术，为采煤生产提供良好的条件。巷道掘进施工技术中通常采用钻眼爆破技术，爆破深度由施工技术和施工组织决定。布置炮眼要注意炮眼间隔距离，考虑煤层强度因素。掏槽作业可采用单项掏槽技术，如果是炮眼较深的掏槽，可采用复合式掏槽方式，提高掏槽效率。如果遇到软煤夹层，掏槽要在软煤带进行。如果断面过小，减少辅助炮眼。煤矿巷道断面要满足装煤作业的需求，采用装煤机和装载机相结合的装煤方式，提升装煤效率。如果断面过小，考虑到装载条件，可选择小型装载机械装煤[1]。

煤矿巷道支护最常见的是锚杆支护技术，锚杆支护应保证锚固区的围岩处于压力下，减少对围岩的拉力，防范和控制离层现象和裂缝变形。锚杆支护的强度是评价支护质量的重要指标，预应力应符合工艺要求。锚杆支护中，预应力扩散是降低支护强度的主要因素之一，采用金属网、钢带等构件，与锚杆结合，提升支护体系的预应力。

2 巷道掘进施工与支护技术中存在的问题

煤矿巷道掘进施工的爆破大多采用钻爆法，施工效率低，很容易对岩体产生大的影响。在钻爆施工环节，如何合理控制药量是影响施工效果的重要因素，这也是施工的难点。在施工中，药量控制不合理，爆炸点位布置不正确，都会影响巷道施工效果[2]。

巷道掘进施工受到地理地质条件等环境因素的影响，施工人员要对煤层顶板支护技术进行合理设计，根据实际面临的情况制定和采取措施。由于不同煤矿的地理位置不同，地质构造也有差异，要根据实际情况改进掘进施工和支护技术，适应实际环境的需求。遇到褶曲断层的地质构造情况时，煤层厚度变化剧烈，需要采用更加精细化的掘进施工和支护技术。一旦支护技术不当，支护稳定性不足，将导致煤矿巷道坍塌垮落，极易发生生产安全事故。

煤矿巷道围岩的稳定性差，尤其是围岩结构比较复杂的情况下，不仅掘进施工和支护难度大，而且很容易出现移位或变形的情况。如果缺乏有效的安全技术措施，将损坏巷道。煤矿巷道岩层松软的情况下，对巷道支护技术的安全性要求也较高，如果支护技术的安全性不够，没有妥善的安全防范措施，就难以满足巷道施工的安全性要求。围岩岩体在施工中容易变形，如在掘进施工中，岩体遇水，巷道承受压力增大，发生膨胀变形，损坏支护结构。此外，在巷道掘进施工中，因外界水文或地质等因素的影响，煤层顶板处容易发生脱落，岩层容易出现片帮，发生顶板裂缝的问题，这些都会影响巷道施工的安全性，导致严重的冒顶事故。

3 巷道掘进施工技术应用分析

巷道掘进过程中可采用深孔搭配的方式，在不同角度上进行斜眼掏槽。注意抓好两头，然后带动中间爆破，这样布置爆破孔的方式可以提升循环进尺和炮眼利用率，得到较好的爆破效果。爆破过程中要严格控制爆破钻数、钻眼深度、钻眼角度、炸药的类型，严格计算炸药药量，不能偷工减料，也不能过量，严格遵循爆破标准，保证爆破技术效果，保证生产施工安全。在爆破循环作业中，要对多个环节进行统筹协调，提升施工作业的整体效率[3]。

巷道掘进应选择适宜的设备。一方面，要考虑施工作业环境，如矿区实际情况、自然条件因素等，包括整个矿层的承载力，根据承载力的高低确定掘进施工技术。如果施工作业岩层硬度高，必须选择耐磨硬度高的截齿设备。另一方面，要尽量为掘进施工创造最有利的条件。掘进施工中，与岩层接触的主要部件是截齿，这个部位是承载外部冲击力最大的部件，是最容易故障和损耗的部件。在与岩层的摩擦过程中，截齿温度会急速上升，所以必须选择耐高温耐磨损的材质。另外，掘进施工选用湿式作业的方式，不仅能够解决截齿温度升高的问题，而且可以降低环境污染，提高掘进施工效率。

传统煤矿掘进施工的运输方式主要是绞车，运输效率低，人力成本高。近年来，胶带运输的方式是越来越多煤矿企业的选择。利用胶带输送设备以水平缓冲矸石仓的方式实现煤炭和设备的运输，对工作人员、矸石进行分离，并与其他设备连接使用，可以提升运输效率，且人力成本更低，操作十分方便，有效提升矸石输送稳定性、安全性。

巷道掘进过程中，降尘和通风技术是施工生产安全和环保的基础保障。降尘防尘主要包括注水降尘、喷雾降尘、除尘器降尘。注水降尘是在煤层源头处防止粉尘产生，在煤层的孔中注入压力水，渗透进煤层。这种方式要注意应用条件，当煤层含水量较高或过低时，注水效果不明显，防尘效果不理想。在煤层开采前，可在钻头上加水，增加煤层含水量。除尘器的类型越来越多，包括机械除尘器、湿式除尘器、电动除尘器、过滤除尘器等。目前，应用较为普遍的是除尘风机，除尘效果好，但其设备体积大，占地面積多，维护不方便。不同施工环节的除尘侧重点不同，掘进施工中应注意风量调节，确保除尘设备与煤矿巷道掘进实际情况相结合。为提高防尘效果，可将防尘网设置在驱动单元车厢上，使防尘装置和掘进装置同步进行，提高防尘及时性。在巷道支护作业中，可采用除尘器进行除尘。将除尘器安装在喷射器的后方，利用除尘器吸附巷道空气中的煤尘。如果除尘设备距离施工作业地点较远，为提高对煤尘吸附的有效性，要设置净化水幕。此外，在施工物料进入到井下前，先用水湿润，减少设备运行时煤尘升扬。

4 巷道支护技术应用分析

巷道支护主要技术包括混凝土支护、锚杆支护、管棚支护。

混凝土支护是使用混凝土材料，通过喷射工艺对巷道周围的岩层加固，施工过程要注意施工距离的合理设计。先将混凝土喷射在锚杆周围，然后进行复喷。喷射混凝土的距离和喷射面积要严格符合施工技术要求。还可以采用混凝土砌块的方式进行支护。但是这种支护成本较高。当岩层发生改变时，混凝土支护技术的效果往往不理想。这种支护技术受到条件的很多限制，在一些特殊情况中可采用。

在巷道周围岩层加入锚杆，起到对周围岩层加固的作用，锚杆支护可以有效缓解巷道周邊压力，而且优化内部结构。如果岩层为层状结构，可以采用组合锚杆支护技术，如悬吊时加固支护模式，大大提升岩层稳定性。组合梁锚杆支护技术是在岩石层的巷道中进行多层加固，使巷道环境更加稳定。锚杆支护是目前应用最广泛的一种支护技术。

管棚支护是在巷道挖掘前，在作业区的地面和孔一致的位置埋设好管道，要注意测量和布局规划，避免埋管道时出现孔位交叉的情况。钻孔时应选择硬度高的合金材料设备进行施工。管棚孔打好后，结合钢脚手架，完成平面排架搭建。这种支护技术在地质复杂的情况中应用越来越少，已经被先进的支护方式逐渐取代。

除了单独的支护技术，两种或多种支护技术联合应用越来越常见，例如锚杆锚索支护技术，利用锚杆构件进行围岩支护，利用锚索将外延承载层和锚杆衍生的承载层连接，提升了岩层承受力面积，使支护效果更加明显。

5 结语

综上所述，煤矿巷道掘进施工和支护施工对于技术的要求越来越严格，施工技术选择和设计是否科学合理直接影响着采矿工程的安全和效益。随着煤矿开采深度的增加，开采情况越来越复杂，技术人员必须对实际条件、因素进行全面分析，确定科学的施工技术，统筹协调各个作业环节，使巷道掘进施工和支护得到可靠保障，为采矿生产目标实现奠定良好基础。

参考文献

[1] 项俊良.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].矿业装备，2018（1）：96-97.

[2] 刘强，任光友.煤矿巷道掘进施工与支护技术研究[J].科技创新导报，2018，15（20）：54，56.

[3] 肖丁.煤矿巷道掘进和支护技术的质量探讨[J].矿业装备，2020（4）：122-123.