煤矿掘进支护中存在问题及应对措施

马 勇，马 强，张再涛

（兖州煤业股份有限公司济宁二号煤矿，山东 济宁 272072）

当前社会对煤炭资源的需求越来越高，煤矿挖掘领域也有了很大发展。在煤矿开采中，大多采用地下开采方式，但地下开采方式具有一定危险性。统计发现，在地下开采过程中出现意外的概率比较高，整体危险系数较大，对于工作人员的安全保障较低。这是由于在煤矿掘进工作中，会从地表向内部进行挖掘，从而导致岩层不稳定。一旦稳定性遭到破坏，岩层内部就会发生变形，从而造成岩层移位，导致岩层崩塌，直接给现场施工环境的安全性造成影响，甚至发生意外事故。因此，相关部门必须重视工作环境安全系数的提高，加强煤矿掘进支护技术运用的熟练程度。目前工程建设安全性受到了普遍关注，煤矿掘进工程安全强化也因此受到了一定重视。基于此，应该更进一步注重煤矿掘进支护技术的完善与优化，针对在煤矿掘进支护中容易出现的问题进行思考与探讨，不断对煤矿掘进支护技术进行改进，提高整体安全指数。

1 煤矿掘进支护的概况

目前我国煤矿开采需要实施井下作业，核心环节则是对巷道进行挖掘，以保证煤矿开采以及运输作业的顺利完成，因此地下开采与运输是不可避免的。但是地下环境本身具有一定不确定性以及危险性，在不了解实情的情况下实施地下开采会加剧后果的不确定性。相比地面工程，地下工程的环境会更加恶劣，也更加复杂，开采人员面临的危险因素也比较多。即使事先对地下环境进行勘探，也不能完全避免危险出现的可能性。因此在煤矿开采与运输环节，可能会出现倒塌、人员伤亡等情况，造成巨大的经济损失[1]。因此在地下工程开展中，工作人员应对煤矿掘进支护的相关技术与质量加以关注，充分保证岩层的稳定性与支护工作的辅助性，提高煤矿掘进支护质量，从而促进煤矿掘进工程建设的顺利开展，保障工作人员的安全。

2 煤矿掘进支护中易出现的问题

2.1 巷道建设的问题

基于煤矿掘进支护现状可以看出，某些煤矿企业为了节省成本，经常忽略地下实际情况，没有对可能出现的意外事故进行防备，进而导致岩层的崩塌，造成人员与经济利益损害。目前的煤矿掘进周期得以缩短，为了了解其周期，在巷道建设中把原先的岩巷改为煤巷。所谓岩巷，是指在掘进的截面中，岩石占全部或者是大部分的面积，同理煤巷是指在掘进的截面中，煤矿占全部或者是大部分的面积。显然两者的区别在于岩巷主要是进行开采煤矿与通风的通道，主要是岩石，开采出来的煤矿较少。而煤巷则相反，主要是进行采煤，绝大部分开采的是煤矿。因此，为保证采掘成效，缩短采掘周期，还应该积极进行煤巷建设。另外，在巷道断面方面目前也有了一定的研究成果[2]。原先的方式主要是小型断面，现在主要是大型断面。大型断面的开采模式可以有效地加快煤矿的开采速度，提升人员工作的便利性。另外，巷道横截面也应该变为矩形截面，这种截面方式可以提高整个煤矿掘进工程的效率。

对于工程通风的问题也应该极其重视，地下的气体较为复杂，同时，在开采过程中也会产生一些气体的排放。在封闭式的地下环境中，气体不容易散发，会给工作人员的安全与工作效率产生消极的影响。因此在地下工程施工时，一定要注意通风，并且要及时进行气体的发散，保证地下空气质量良好。除此之外，对于巷道建设的其他方面也需要加以重视，比如还需要重视巷道的挖掘深度、挖掘方式等等。同时，工作人员还需要在巷道建设前对地下环境进行勘察，在施工过程中严谨判断巷道的挖掘深度，一定要在保证施工人员安全的前提下尽可能加大挖掘深度。

2.2 支护设备更新的问题

在煤矿掘进工程中，技术设备起到很重要的作用。煤矿的开采、巷道的挖掘、煤矿的运输等等都需要使用先进的技术设备，保障煤矿掘进支护工程顺利运行也离不开技术设备的支持。因此支护设备的质量在煤矿掘进支护工作中尤为重要。在国内经济不断发展的推动下，企业的竞争也变得越来越激烈，企业为了提高经济效益，在工程中采用低成本的施工模式，以成本的最小化来达到提高收益的目的。在煤矿掘进支护工具使用中，很多企业选择成本较低、保护力度较小的支护工具，例如使用硬水泥块锚杆、树脂锚杆等。由于工作人员没有根据矿井的实际情况选择可以保护岩层状态的支护手段，支护工具达不到保护要求，导致岩层不稳定，进而引起岩层崩塌、人员伤亡等施工事故的发生。对于复杂的地下工作环境，应该重视岩层的稳定性，选择高保护强度的支护工具进行煤矿掘进。选择低强度的设备工具不能产生较好的保护作用，可能会导致工程耗费更多的人力物力资源，造成更大的经济损失。为了保证设备的有效性，需要及时对煤矿掘进支护所使用的设备进行定期检测与更新，只有保证设备运行正常，才能更好地保障煤矿掘进工程的安全性，确保开采施工的顺利进行[3]。

2.3 机械化程度的提升问题

机械化程度同样影响着煤矿开采成效，机械的自动化程度越高，就越有利于工作人员的安全。我国煤矿掘进工程主要是使用悬臂掘进机的方式，这种方式依赖于人工进行作业，需要用到大量工具，劳动力的投入较大，工作的危险程度也较高。人工作业很容易产生安全事故，人员的安全在施工过程中得不到保障，同时人工作业存在不稳定性，工作人员可能会因为疏忽而造成程序出错，难以保证较高的工作效率。无论哪种情况，对于煤矿掘进工程的施工都具有一定的消极影响。因此，应该提高煤矿掘进的机械化程度，减少人力资源的投入，确保人员的相对安全。与此同时，自动化还能促使工作效率得到提高，加快煤矿的开采速度，值得进行分析探究。

3 煤矿掘进支护中存在问题的应对措施

3.1 采用吊环式前探梁

为了应对煤矿掘进支护中存在的问题，可以采用吊环式前探梁方式进行。在吊环式前探梁的使用过程中，需要进行临时支护结构的建设及管理，防止出现空白作业的情况。对于吊环式前探梁采用的材料需要谨慎选择，比如可以选择1号工字钢等材料，长度也需要注意，不能低于3 m。在建设中，吊球的存在是具有重要作用的，它所具备的固定作用要求吊球与吊环式前探梁之间需要控制好强度的平衡性，否则容易产生失衡问题。为了保证煤矿挖掘工程平稳施工状态，吊环式前探梁的建设需要处于巷道的中线上，为开采工作的正常施行奠定基础。中间的吊环式前探梁与两侧的距离要注意保持好，控制在1 m，同时也要注意吊环式前探梁的固定，确保固定的效果，使煤矿掘进支护工程施工更加稳定。吊环式前探梁见图1。

图1 吊环式前探梁示意图

3.2 采用吊链式前探梁

与吊环式前探梁类似，在吊链式前探梁建设过程中也需要进行临时支护结构的建设及管理。在材料选择方面，吊链式前探梁可以采用π型钢等材料进行建设，长度不能低于3.5 m。其中吊球的作用与吊环式前探梁类似，也是产生固定作用。在吊链式前探梁的建设中，同样要求将中间与两侧的距离控制在1 m，并对吊链式前探梁进行加固，加强稳定的效果。在吊链式前探梁的搭建中，也需要在巷道的中线上进行，对于支护过程中可能会出现的问题进行预防，并及时对问题加以解决。总的来说，吊环式前探梁与吊链式前探梁有很多相似的地方，但是在搭建中还是存在着很大的不同。尽管如此，两者的目的都是提高煤矿掘进支护的质量水平，促进煤矿掘进工程的施行效果。

3.3 结合单体柱、π型钢前探梁

在煤矿掘进支护中，要注意结合单体柱、π型钢前探梁进行施工。在采用π型钢这一材料的时候，注意长度不能低于3.5 m，在其建设的过程中，需要采用外柱式单体液压装置进行处理，从而更好地实现煤矿掘进工作的顺利进行。与上述两种方式具有相似的地方，这种方式也需要重视距离这一元素。每个前探梁之间的距离需要大于1 m，要控制好它们的间距。由于在进行单体柱、π型钢前探梁的结合使用时，需要采用外柱式单体液压，因此液压装置也需要准备充分，每个前探梁所需要的液压装置不能少于3个。另外，还需要注意超前支护的距离以及帮面的间距，防止出现意外情况。为了保证整体施工安全，工作人员需要提前对地质进行勘察，对液压装置进行检测，保证结合单体柱、π型钢的前探梁存在稳定性。同时也需要清理好存在的浮石，在保证煤矿掘进工程安全性之外，有效地促进煤矿掘进工程的高效率发展[4]。

3.4 使用混凝土材料进行永久性支护

采用混凝土材料进行支护，需要考虑巷道的使用期限。这一支护方式对于巷道有所要求，如果巷道的使用期限符合标准，那么就可以使用混凝土材料对煤矿掘进工程进行永久性支护。在采用这一方式时，需要对周边环境进行提前检测，分析混凝土材料的使用是否会对周边环境造成消极影响，并且就可能产生的消极影响提出具有可行性的解决方式。若是方式可行且有效，则可以使用混凝土进行支护，否则不适用。在使用的过程中，需要时刻关注岩层的状况，确保岩层的相对稳定，对于可能出现的突发状况进行防范。锚网喷支护、石碹支护、混凝土支护等几种支护方式都属于采用混凝土材料进行永久性支护的方式，在煤矿掘进支护过程中，工作人员可以选择更有利的支护方式，保证掘进工程的安全。在进行支护的过程中需要同时关注安全与效率问题，选择使用的支护方式后，要进行合理的安全测评，考虑可能出现的安全问题。在支护的过程中，要判断好喷射的距离，避免出现效率低下的情况。可以在掘进的工程中安装临时锚杆这一装置，对于周边的混凝土稍微实行喷射，保障煤矿掘进支护质量的提高，促进工程效率以及安全性能的提高。

除了上述的应对措施以外，还有很多可以提高煤矿掘进支护质量的措施。比如提高技术的利用率，及时对支护设备进行更新优化。煤矿掘进离不开设备的支持，支护工作也离不开技术的加持，设备的运行好坏直接会影响到支护质量，从而影响煤矿掘进工程的开采效果与安全系数。因此，应该及时对煤矿掘进的支护设备进行更新，以实现高效率发展。提高机械化程度，降低人工作业的比例。自动化的实现相较于人工具有更高的安全性和效率，机械化代替人工操作是现代工业化的要求，因此要进一步提升机械化程度，减少劳动力的投入，促进工作效率的提高。

4 结束语

煤矿掘进支护工作的质量和水平直接决定了煤矿开采的安全与效率，因此在煤矿业发展越来越成熟的当下，煤矿掘进支护工作也越来越受到重视。由于煤矿的开采处于地下，环境较为复杂，因此煤矿掘进支护也具有一定的困难。在支护过程中存在一些容易被忽视的问题，需要工作人员加以警惕，对容易出现的问题采取相应的应对措施，不断进行煤矿掘进支护的创新与优化，努力解决现阶段容易出现的问题。同时对未来发展方向进行创新探索，始终走在煤矿业发展的前沿。