煤矿采矿工程巷道掘进和支护应用研究

＊郝卓琦

（霍州煤电集团汾源煤业有限公司 山西 035100）

前言

煤矿巷道作为开采煤矿资源的关键采出运输通道，巷道掘进和支护工作的开展直接影响着整个煤矿资源开采工作的安全性、稳定性，同时还和煤矿资源的开采效率息息相关。一旦煤矿巷道中出现问题，就会影响煤矿资源的开采效率，对开采工作产生不利影响，进而加剧煤矿企业的经济负担，严重威胁工作人员的生命安全。换言之，对于煤矿资源的开采，巷道掘进、支护工作的有序开展意义重大。

1.巷道掘进与支护技术应用的重要性

众所周知，煤矿资源所处环境条件复杂，因此，加剧了煤矿开采工作的风险。为了提高煤矿资源开采工作环境的安全性，就需要在实际落实该项工作之前，结合开采区域的具体情况制定针对性的开采流程，地下煤矿资源的开采，需要采矿人员以煤矿的分布特点为依据，做好开采场地的支护工作，以便将开采的煤矿及时运送出去。由于受到矿区特殊环境条件的限制，支护工作对技术要求比较高，为了全面保障煤炭资源的开采效率，就需要用到巷道掘进和支护方法，该项技术的科学应用，能够创建出安全稳定的开采环境，并且能够在工期内全面确保各项工作的高效性和安全性[1]。

由于煤矿所处地区存在着很多不确定性因素，在开采煤矿资源的过程中也经常面临一些因素引发的塌方现象，一旦出现就会造成严重的损害。为了能够最大限度降低安全事故的出现，就需要深入分析开采区的实际情况，在此基础之上，充分发挥煤矿掘进与支护技术的作用，为开采工作的安全落实提供可靠的保障。

2.煤矿采矿工程中巷道掘进与支护技术的要点

(1)常见的煤矿掘进方式

在实际落实采矿工作的过程中，用到的煤矿掘进方法比较多，比如，掘锚一体化技术、大断面连续采掘技术以及综合机械化掘进技术等，在实际的开采过程中，工作人员要从实际情况出发选择科学合理的开采技术。通常情况下，综合机械化掘进需要相关设备进行开展，如运输机等性能优良的机械系统来完成各项运输工作。以施工流程为依据，将运输机以及供电系统等各种设备，组合成具有先进功能的机械化掘进系统，在此基础之上，合理开展各项操作。按照巷道掘进工程的要求选择掘进机的型号，在具体落实大面积连续掘进作业的过程中，为了确保相关设备快速开展掘进工作，就需要尽可能使用连续式、间断式的运输方法，严格把控掘进过程中的速度[2]。

掘锚一体化掘进方法，需要在施工中融入采矿机以及掘进机，充分发挥出机械设备的应用优势。需要协调锚固作业和掘进作业，尽可能降低施工过程中对于锚固和掘进时间的消耗，以此来提高掘进作业效率，这种方法适合用在多种采矿工程中。

(2)重视瓦斯排放细节

煤矿巷道掘进工作，会伴随瓦斯排放现象的出现，因此，需要高度重视该项工作，确保瓦斯的合理排放，以免瓦斯严重威胁到工作人员的生命安全。同时，还应该严格检查瓦斯是否完全排放，以此来保障工作人员生命安全。如果瓦斯的排放不彻底，就很有可能引发一系列的安全事故，因此，掘进工作的落实，需要做好矿井通风工作，及时将瓦斯气体彻底排除。为了确保瓦斯气体完全排放，就需要借助一系列监测措施检查矿井中的瓦斯气体浓度，避免瓦斯气体引发的安全故障[3]。

(3)落实巷道支护的细节

在完成煤矿掘进工作之后，就需要落实巷道支护作业，该项工作需要使用具有针对性的措施，科学合理应用支护技术，只有这样才能够为巷道支护作业的顺利开展提供可靠的保障。因此，相关工作人员在支护工作之前，需要全面掌握相关各项技术的关键点，确保技术效用的充分发挥。在使用巷道支护技术之前，都需要以实际矿区现状为依据，确保支护的应用能够与掘进作业完全匹配起来，为巷道施工作业的顺利开展提供可靠的保障，以此来强化整个巷道工程的建设质量。

(4)做好通风防尘处理

通风防尘工作在巷道掘进过程中是一项不可忽视的内容，该项工作的落实需要以工程项目的实际情况为依据，选择一定数量的通风机，并且将通风机安装在恰当的位置。在实际工作中，要根据需要严格控制风量和风压，对风筒进行合理的搭配，充分利用风机在采矿掘进工程中的优势，尽可能避免出现涡流以及漏风的问题，给巷道掘进工作的开展提供良好的环境。对风机的性能进行实验检测，在保证其性能符合掘进作业的要求后方可投入使用。

在风机正常运行的过程中，对风机进行定期检测，对风量进行有效分析。同时，需要准备多种应急预案，使风量与通风基本需求一致。除此之外，必须做好除尘以及防尘工作。由于某些粉尘具有可燃性，如果没有对其进行处理，将会引发一系列的安全事故。因此，必须在确保具备良好的通风的前提下，合理配置除尘系统，来有效解决粉尘，以免其影响到掘进工作进度。

3.煤矿巷道掘进和支护技术的应用

(1)机械化掘进

由于掘进机是煤矿企业进行煤矿开采工作的重要工具，这就要求掘进机具备较高安全系数和工作效率。目前我国煤矿企业的巷道掘进工作都是采用掘进机进行巷道掘进的，采用掘进机和相应的机械设备来进行破煤和装煤作业，这样一来，就能形成一个完整的工作流程体系，能提高煤矿巷道掘进工作的质量与工作效率，从而提升煤矿企业的经济效益。在煤矿巷道掘进工作中用到的机械主要有转载机以及悬臂式掘进机等[5]。通过综合使用机械，能够起到提升巷道掘进效率的作用，同时，还能够确保掘进工作的稳定性。机械化掘进技术的综合使用，作为目前我国广泛应用的一项技术，在巷道掘进工作中具有很好的表现，而且其理论技术也更加完善。

(2)连续采煤机技术

由于不同区域的地质条件各不相同，有些采矿区域存在较大的断面，面对这种现象，就无法使用传统的掘进技术。为了合理规避断面对采矿工作造成的不良影响，就需要采用连续采煤机进行采矿作业，连续采煤机最大的特点在于其截割宽度大，能够满足在一种设备上集成多种工序，其相较于传统采煤工序步骤较少。在采用连续采煤机开展采煤工作时要严格把控每道工序，并且要重点关注断面的实际情况，以免发生危险事故。同时，可以分层掘进来实现连续采煤机在采煤工作中的应用，就是将采煤工作进行分层处理，分层进行掘进，这样能够更好的避免安全事故发生，提高采煤工作的工作进度与效率。

(3)锚注支护技术

软岩地区的地质条件特殊，此类区域的岩石本来破碎较多，而且也相对脆弱，会对采矿工程开展产生严重的影响。在软岩动压巷道中使用锚注支护技术，也就是在锚杆支护的前提下，结合注浆技术来达到巩固支护效果的作用。由于软岩地区的岩石不稳定，很容易发生塌方，怎样才能有效支撑巷道就显得非常重要。采用锚杆支护技术对巷道上部进行加固，避免因锚杆的作用力集中在一个点上而引发整体岩石破裂状况的发生，这样能够在一定程度上避免塌方，提高整体软岩的强度。

(4)全螺纹锚杆

和普通的锚杆相比，全螺纹锚杆没有紧固螺纹，在杆体中不存在薄弱截面，而且各个位置的强度都一样，能够有效避免由于侧用力太强可能引发的一系列问题。在支护技术中，支护稳定性的保障非常关键，只有确保支护稳定，才能将其用在巷道掘进中。全螺纹锚杆的应用范围广、成本低，而且全螺纹锚杆可以根据巷道的实际情况进行截取，因此其适用于多种巷道掘进工作。

(5)沿空留巷技术在巷道的应用

以某煤矿采矿工程为例，目标采矿层为单一高瓦斯突出煤层，该采矿区域的环境情况与地质情况相对复杂，很难确保巷道掘进工作的安全性，再加上掘进速度缓慢，从而增加了整体开采成本。现下使用的是跳采这种工作面接替顺序，在此现状下，很有可能形成孤岛工作面，煤矿开采工作中的孤岛工作面掘进以及回采过程中很有可能会因为瓦斯问题而增加安全隐患，再加上由于受到开采深度的影响，进而增加了开采事故的几率。就该煤层的实际分布情况来看，引发掘进与支护工作难的主要原因是煤矿的埋置深度以及采掘接替紧张，在这种条件下实施煤矿开采工作，就需要使用沿空留巷技术来解决上述问题。

4.提高巷道掘进支护水平的技术对策

(1)优化工艺流程

对于任何一个行业而言，要想实现长期可持续发展，就必须具备可执行的工艺流程，比如，对于煤矿企业而言，煤矿的开采需要严格遵循爆破工艺流程，如果不按照工艺流程随意进行爆破作业，就会增加坍塌事故出现的几率。但是，爆破工艺具有一定的危险性，主要危险集中在电眼这一操作上，为了能够有效应对点眼时间长而且准确度不够的问题，电眼器应运而生。电眼器的使用能够根据巷道围岩的实际情况选择最高的抵抗线和间距，以此来达到显著提升钻眼质量的目的，同时还能够有效控制炸药量。钻眼爆破在巷道掘进施工中是一种常见方法，如今，巷道掘进作业的进行最常用到的是煤电钻，在实际使用的时候需要深入分析安全方面的问题。

(2)提高对支护技术管理力度

煤矿企业责任人必须具备安全管理意识，科学合理运用安全技术。实际支护工作的进行，必须明确划分安全职责。为了能够最大限度保障支护作业的专业性，还需要为各部门配备专业的技术人员。顶板支护作业作为一项关键性的施工内容，为保障支护效果，就需要做好支护前期的勘测工作，在全面勘测煤层的存储情况、矿井的地质结构以及顶底板岩性的前提下开展支护工作，这样一来才能够为支护工作的高效开展奠定良好的基础。

(3)选择合适的支护方法

不同类型的煤矿其巷道种类也不同，因此，用到的支护方法也不同。所以，对于顶板部分比较平整的巷道，施工作业的开展需要借助锚索、锚杆以及金属网进行连接，在此基础之上，再在棚顶位置实施永久性支护工作和喷浆操作，以便能够提高支护效果。煤矿掘进过程中软岩地质情况和巷道顶板破碎情况比较常见，一旦遇到这种情况，就需要在顶板位置注射催化剂和马力散共同混合的液体，同时要运用撞楔的方法进行超前支护，以此来提高顶棚的强度。此外，还有可能遇到经过断层带的情况，在这种地质条件下，支护工作的进行需要先确保断层地带破碎岩石的稳定性，首先，需要采取一定的措施来降低出现周围岩石发生形变的可能性，通常用到的是在断层巷道中增加工字钢棚的方法，以此来大体上进行固定处理，之后再稳固碎岩地带，最后进行永久加固。

(4)更新临时支护技术

巷道顶棚的安全性作为煤矿巷道掘进施工中的一项关键性指标，为保障掘进工作的安全进行，就需要及时对掘进设备进行维护和更新。在科学技术快速发展的前提下，设备的类型也越来越丰富，比如，对于矿场出现的顶棚不稳的现象，就需要找出大量的木架，在巷道上通过安装木架进行支护，同时还需要配合木棚开展一系列建设工作。

5.注意事项分析

(1)结合煤矿实际设计掘进与支护方案

煤矿巷道掘进与支护作业的开展，需要结合煤矿巷道周边的实际情况设计掘进与支护方案。某煤矿工作面在完成回采工作之后，根据工作面围岩的活动情况，在围岩逐渐稳定之后需要顺着煤柱进行工作面回风顺槽继续掘进开展。该工作面回风顺槽掘进工作的进行，由于受到空巷掘进以及窄小煤柱的影响，致使在煤矿继续掘进过程中两帮支护和巷道顶部存在着严重的问题，因此，为了能够给煤矿巷道掘进与支护工作创建安全的环境，就需要做好原有支护方法的优化、改进工作，以此来最大限度保障煤矿巷道掘进过程中围岩的稳定性。

(2)严格控制煤矿巷道的掘进与支护

在以上煤矿工作面回风顺槽巷道掘进与支护中，煤矿巷道掘进支护作业的实施，主要是以ZYP-7655型风钻设备实施打眼作业的，而且煤矿巷道掘进断面的一次性打眼、装药、爆破都具有一定的局限性，通过在煤矿巷道掘进面的上帮预留出400mm的煤柱，能够在确保巷道有效成形的前提下，为巷道掘进工作的有序开展提供可靠的保障。以上煤矿巷道掘进过程中，支护方案的设计和选用需要结合可能存在的影响因素，在进行综合考虑之后选出了锚网联合圆木点柱的支护方式。结合巷道的掘进情况以及支护方案还用到了锚杆支护方案，以此来起到加强支护体系的作用。同时，该支护方法中使用的是150mm×150mm的托盘，钢板是采用8mm托盘进行制作，在此基础之上，配合使用6.5mm规格的圆钢来实现对上述支护体系的加工和应用，以便为煤矿巷道掘进与支护工作的安全、高质量开展提供可靠的保障。

6.结束语

综上所述，煤矿采矿工程工作的落实存在着很多不确定性因素，为了全面保障采矿工作人员的生命财产安全，提高煤矿开采效率，就需要从掘进与支护技术入手，尽可能减少各种不利因素带来的影响。因此，相关工作人员必须结合煤矿开采区域实际情况，选择与之对应的掘进与支护技术，同时，还应该严格落实各项技术措施，只有这样才能够全面保障煤矿开采工作的综合效益。