关于采矿工程巷道掘进与支护技术探讨

＊王飞云

（山西中阳沈家峁煤业有限公司 山西 033400）

1.采矿工程巷道掘进与支护技术的现状

我国科学技术的快速发展，煤炭资源的开发和利用受到了人们越来越多的重视，煤炭资源在我国的工业生产和社会建设中，发挥了不可替代的功能，在开发煤炭资源的过程中，展开采矿工作，要以巷道掘进技术和支护技术为核心，提高生产水平和开采质量。在煤炭资源的开采中，传统的岩石集中的布局形式逐渐被煤炭巷道的布局所取代，利用采准巷道布局和开拓巷道布局等形式，目的是提高巷道掘进技术水平。目前应用到巷道掘进中的方法包括综合机械掘进法、掘锚法、一体化流水线掘进法，是巷道掘进工程项目中的常见方法。

利用综合机械掘进方式，对机械设备有着较高的要求，因此综合机械掘进方法的技术成本较高，掘锚法技术的应用中使用到了悬臂式掘进机，适用于有着一定复杂程度的煤矿地形中。但是利用该方式有一个弊端，那就是一体化流水线施工法的施工进度较慢，因此煤矿掘进技术和装备应用体现出了一定的缺陷和不足。与发达国家相比，我国在煤矿掘进技术应用和装备开发方面处于落后局面，仍旧还需要持续的探索实践，以提高采矿工程的巷道掘进和支护技术水平[1]。

2.采矿工程巷道掘进与支护工程的重要性

巷道掘进及支护工程是采矿工程项目中的重要组成部分，其中运用到了掘进技术、支护技术，这对采矿活动的顺利实施、安全运转有着重要的意义，利用掘进和支护技术的目的，是要保证煤矿巷道生产的安全性和稳定性。对于采矿工程来说，煤矿巷道掘进与支护技术工程发挥的作用是其他的技术手段，无法取代的掘进和支护工程，可以为煤矿活动开展开采作业，创建稳定、安全的环境，实现高效率的生产。为了保证人民财产的安全，利用巷道掘进及支护技术进行采矿工程的施工活动，可以营造安全、稳定的施工空间，在实际的开采活动中，考虑到煤矿巷道开采工作的危险性，要在施工细节方面加强重点关注，严格的按照施工要求进行采矿活动，降低施工事故问题的发生几率。

煤矿巷道的掘进和支护技术应用中，利用锚杆支护技术手段，对巷道围岩加强保护，降低了巷道坍塌的风险，有效地规避了伤亡事故问题的发生。在煤矿巷道开采活动的实践中，由于有大量软岩石与煤矿巷道相互靠近，因此巷道的稳定性和安全性水平会出现波动，利用支护技术可以增强巷道的稳定性。采矿行业中，巷道掘进和支护施工已经成为了必不可少的施工环节，掘进技术和支护技术作为关键的技术手段，有利于保证煤矿开采活动的安全性，保护了巷道的稳定性，为生产作业人员的生命安全和煤矿企业的财产安全，提供了切实的保障[2]。

3.采矿工程巷道掘进与支护技术的要点

（1）巷道掘进技术。煤矿巷道掘进中涵盖了多道工序，例如破落工序和装运工序，均是决定煤矿巷道掘进工程成果的重要部分，作为煤矿巷道技术应用中的基础，我国的煤矿巷道掘进技术中涵盖了多巷道掘进技术、综合机械化掘进技术、交叉换位掘进技术。其中综合机械化掘进技术中应用到了多种机械设备，是一种多设备协作掘进的传统手段，适用的范围广泛，在全岩巷掘进、半煤岩巷道掘进和煤巷掘进中，适用性较强。综合机械化掘进技术的发展已经经历了较长的一段时期，行业内人们积累了丰富的技术经验，占据着绝对的技术优势，多巷道掘进技术和交叉换位巷道技术是新兴技术，在掘进工序和支护工序中，是必备的技术手段。交叉换位掘进技术中，应用到了采煤机设备和锚杆钻车设备，具有先进的技术应用优势。

近些年来在我国的采矿工程项目施工中，利用钻爆法施工的形式，按照先打眼、后放炮的工具进行。掘进施工常用的钻爆法为气腿式凿岩机作业钻爆，该方式的钻爆作业规模大，范围广泛，适用性强，按照常规的钻爆施工模式，不同类型的环境中均可以发挥出掘进作业的优势，适用性强，制定稳定、成熟、可行的施工方案。虽然我国利用该方式，已经积累了丰富的经验，技术水平有所提高，但是由于常规的钻爆法，存在掘进速度慢、工序复杂的问题，对岩石的稳定性不利，有引发自然灾害的风险，因此该方式即使成本低、操作便捷，也逐渐退出了人们的视线。

综合机械化掘进技术对常规掘进工序中存在的不足问题进行了改善，在大断面岩巷的掘进中，适用性较强，但是我国的综合机械化掘进技术起步较晚，目前仍旧还处于不断探索的时期，应用到煤矿生产中，要使用转载机、锚杆钻机和悬臂式掘进机进行生产作业。转载机是用于输送刮板的设备，锚杆钻机则负责在煤矿巷道中进行钻孔悬臂式掘进，具有多功能，负责截割、装载和运输。综合机械化掘进技术使用了多种功能的设备，在配合协作下开采煤矿，我国开发和引进了先进的掘进机，在超千米的深部岩石巷道中进行掘进生产，开采活动更加的高效、灵活，对软岩地应力和低温高压的问题加强了有效应对[3]。

（2）煤矿巷道支护技术。煤矿巷道支护技术是维护巷道安全性的技术手段，可以有效地对巷道围岩破坏的问题进行防治，在煤矿巷道掘进工序中利用支护技术，可以保持巷道围岩的稳定性，有序的开展挖掘活动。我国在煤矿开采活动中，巷道支护技术的形式多种多样，例如棚式支护、喷锚支护、砌碴支护。煤矿资源通常位于软岩下的位置，在开采过程选择支护技术时，要以锚杆支护技术为主，尤其是高深度矿井的煤矿开采中，利用锚杆支护技术要逐步引进高预应力、高强锚杆支护技术。开发和应用该技术手段，利用锚杆支护、注浆和支架的形式，建立起完善的支护体系，对深部巷道围岩进行支护，沿空掘巷组合锚杆支护结构见图1。

图1 沿空掘巷组合锚杆支护示意图

其中使用到了喷浆U型钢、可收缩支架、具有较高强度水平的预应力锚杆，建立起完善的支护模式，开采深部煤矿，利用锚杆的支撑力，可以使岩壁承受的作用力得到分散处理，增强软岩的强度。全螺纹锚杆支护技术是对普通锚杆支护技术进行再次改造的一种技术手段，使用全螺纹锚杆可以达到一次性紧固螺纹的目的，不需要再次进行二次加工。科学技术快速发展下，支护技术也有所改变，锚杆的强度具有有限性，普通锚杆逐渐被全螺纹锚杆所取代，增强了巷道的稳固性。全螺纹锚杆的生产成本低，制作过程简单，可以完全替代普通的螺纹锚杆，全螺纹锚杆目前已经得到了广泛的运用，是一项低成本、高效率的施工技术手段。

4.采矿工程巷道与支护工程的注意事金

以某矿区为例，该矿区-700m水平巷道与-500m水平巷道相连接，长度达到500m，平均倾角14°，该巷道横穿的岩层中有大量的黏土、泥岩、砂岩和砂质泥岩，岩层的稳定性和持力性较差，整体的矿区地质层较为软弱。借助钻爆法进行破岩施工，使用一次掘进的施工模式，利用YT-23凿岩机和ZYP-17装岩机，以矿车运输的形式，建立起常规喷锚支护体系，设置50个炮眼进行掘进支护生产，采空区见图2。

图2 采空区示意图

利用数字模拟技术，对不同支护参数条件下的支护效果进行分析，制定和完善有关的方案，以增强抗道支护效果，取得了显著的技术应用成绩，采矿工程体现出了良好的安全性和稳定性。在实际的生产中，为了提高采矿工程巷道掘进技术和支护技术的应用效果，工作人员需要重点做好安全防治工作，加强对瓦斯排放的关注，提高通风防尘水平，把握关键的技术要点，提高设备设施的先进性，促进采矿工程项目活动的顺利实施。

（1）注重瓦斯排放。在采矿工程的掘进作业环节，要加强对瓦斯排放工作的高度重视，保证采矿活动的安全、顺利进行，在瓦斯排放的工作实践中，结合巷道的实际情况，要建立起完善的通风系统，及时排放瓦斯，对瓦斯聚集的风险进行防范、治理。对瓦斯浓度进行定期检测，当出现瓦斯浓度超过了警戒值时，需要立即进行有效的处理，停止采矿作业，对安全事故问题加强防范，排放瓦斯，并定期进行瓦斯浓度检测，确保瓦斯浓度处于安全值以下。

（2）提高通风防尘水平。考虑到采矿工程具有一定的特殊性，采矿作业所处环境较为复杂，在生产活动中，粉尘会对工作人员的生命安全造成直接的威胁，实际工作中，由于采矿工程很容易产生大量的粉尘，无法进行正常施工，并影响工人的身体健康。因此采矿企业必须要在通风防尘工作中高度加强重视，结合巷道的实际情况进行通风管理、防尘管理，从综合分析系统、管理的角度，对巷道所需要的风压、风量进行分析。加强对各项参数指标的把握，使用合适型号的通风机，配备完善的通风机数量，用专业的风筒进行通风防尘。在投入使用之前，针对通风机要进行性能测试，确保通风机具有稳定的质量和良好的性能，投入到生产中，提高通风防尘工作的水平。

（3）建立完善的管理模式。在采矿工程巷道掘进和支护生产的过程中，管理人员要明确采矿工程项目中掘进技术支护技术的要点和技术条件，加强对管理模式的创新，完善管理模式，提高管理模式的适用性，促进掘进和支护工作的顺利实施。在管理工作的实践中，要明确人员的岗位职能，合理分配人员岗位，加强技术服务、员工培训力度，在绩效考评机制的建设方面进行逐步完善，改善传统的管理模式中存在的不足问题，提高人员的技术水平。强化人员的责任意识，配备完善的设备设施，提高巷道掘进的速度，提高巷道掘进水平，改善在采矿工程巷道掘进和支护中存在的安全风险，定期展开对员工的安全教育、专业技术培训，提高人员的综合素质，促进采矿工程巷道掘进和支护技术的持续创新与完善。

（4）更新设备设施。在巷道掘进及支护技术的应用实践中，针对有关的设备设施要进行逐步的完善，提高设备的配置水平，例如在巷道掘进设备的配置中，主要使用的是掘进机、锚杆钻机和运输设备。工作人员应对此类设备要进行定期的更新维护和保养，坚持以因地制宜为原则，加强对成本控制，提高设备设施的灵活性、高效性。选择设备时，要明确设备的类型、标准，例如选择掘进机，要从综合考量的视角，对采矿工程的地质条件、施工要求和断面设计情况进行分析。重型大功率掘进机和轻型掘进机的选择，要适用适用性较强的掘进机设备，例如巷道断面较小的情况下，破岩难度小，可以使用轻型掘进机，节约成本，提高操作灵活性，反之，则需要使用大功率掘进机，确保破岩能力达到一定标准，保证生产活动的稳定性。

在选择运输设备时，胶带运输机、刮板输送机等均需要以合适的型号、功率作为考量要点，确保型号功率的匹配性，能够连续地开展掘进作业和装运作业，节约作业时间，缓解工作人员的巨大压力，提高掘进生产的效率。在锚杆钻机的选择中，对单体钻机、液压凿岩台车、风动凿岩台车要进行合理选择，根据快速掘进的需求、安全生产的要求，选择合适的机械设备，对已经出现了故障问题的设备或存在安全隐患的设备要进行定期更换，提高生产质量，优化掘进工艺效果。

5.结论

综上所述，在煤矿巷道掘进及支护技术的应用实践中，面对着复杂的地质开采条件，采矿施工的难度较高，要以提高技术应用水平为目的，立足于实际现状，制定可行的施工方案。在巷道掘进和支护技术应用的过程中，把握关键要点，做好全过程的检测和监控，结合环境的变化，对施工技术进行调整，提高煤矿巷道掘进施工的安全水平，促进我国煤矿事业的长远发展。