关于煤矿开采技术与掘进支护技术探讨

师 伟

（山西焦煤西山煤电西曲矿，山西太原 030200）

煤矿产业活动中，开采煤炭资源时，需要按照有关的开采原则，引进技术手段展开生产作业。利用不同的开采技术，生产质量、生产效益各不相同，最重要的就是在开采技术和决定支护技术的应用中，最大限度地加强高效生产、安全生产，提高煤矿企业的行业竞争力，有针对性地选择和应用生产技术，节约技术投入成本。

1 煤矿开采技术要点

在某煤炭开采矿区中，煤层夹矸层层数超过3 层，厚度0.3m，有着较为复杂的巷道地形条件，煤层地质环境较为特殊，属于裂隙发育区域，岩层硬度环境较差，巷道顶板受到了周期性来压的持续冲击作用，因此有着较高的垮塌风险。结合传统的技术应用条件和已有的经验，在煤矿开采技术和掘进支护技术的应用过程中，需要结合现场的作业环境，加强对技术关键要点的把握，提高开采水平和掘进效率，开采技术条件见图1。

图1 开采技术条件分析

1.1 综合采矿技术

综合采矿技术应用在煤矿开采技术中，是一种常见的技术类型，利用到了有关的机械设备，因此综合开采技术又被称为综合机械采矿技术，该技术应用有助于提高煤矿生产的效率，提高开采质量，减轻人工作业的劳动强度，有着较快的掘进速度。利用综合采矿技术加强生产受到了人们的普遍青睐，不过煤矿开采中使用综合开采技术并不是毫无缺陷，该技术同样也具有一定的不足之处，这是因为综合开采技术应用具有一定的局限性，它只适用于坚固性良好的煤层顶部结构开采活动。

全部煤层储存均需要具备稳定的特性和结构，满足上述条件才能使用综合开采技术，发挥出机械设备的功能效力，因此综合采矿技术虽然有着良好的生产效果，但是具有一定的局限性，适用性不足。其中运用到了多种自重较大的设备设施，刚性脆弱煤层顶部结构以及松散的煤层结构，无法承受设备的重量，增加了塌方风险，使得综合采矿技术的应用范围受到了一定的制约。在选择和使用综合采矿技术时，要结合现场的施工环境、岩层特点等，经过综合考量，选择开采技术和方法。

1.2 普通煤炭采矿技术

普通煤炭采矿技术应用的过程中，使用到了简单的设备和全人工挖掘的方式有所不同，与全机械设备采矿的生产关系同样具有显著区别，普通煤炭采矿技术应用和综合开采技术相比，在作业效率方面并不具有优势。但是该技术的经济成本较低，利用普通煤炭采矿技术时，不需要投入过高的成本就可以进行生产，普通煤炭采矿技术应用在复杂的地质条件下具有一定的适应性，可以将其应用到类型较多的矿区中进行煤炭开采生产作业。

尤其是规模较小的矿区，使用普通煤炭采矿技术，投入的成本低，生产效率高，从投资视角，大型开采企业利用普通煤炭采矿技术，在保证开采作业质量的前提下，可以适当的节约投资成本。值得注意的是，普通煤炭采矿技术应用的过程中，安全事故问题的发生风险较高，普通煤炭采矿技术条件下，安全事故问题的发生几率呈现出了升高的趋势，应得到管理人员的高度重视，加强对普通煤炭采矿技术应用的安全保障[1]。

1.3 炮采技术

在煤炭开采的技术应用中，爆破技术应用是最常规的操作技术，炮采技术就是爆破技术，主要是以放炮爆破作为手段进行开采作业开路。在具体的实践中，利用煤炭炮采技术时，主要按照以下三个步骤进行，第1步是爆破，第2步是装车，第3步是外运。我国的煤炭开采炮采技术应用有较长的历史发展时期，其中应用到了多种作业设备，包括喷枪、支架、凿岩机、耙式装载机、锚杆，凿岩机负责的是钻孔和爆破，耙式装载机负责在煤矿生产中进行开采开路。利用煤炭生产炮采技术生产成本较低，但却具有极强的实用性和良好的生产效益，在煤矿生产中得到了普遍的运用。

炮采技术应用目前已经愈发的成熟，从业人员积累了丰富的经验，灵活的运用该技术进行生产，在煤炭开采技术应用中，是一种常用手段。炮采技术有一个明显的缺点，那就是安全性水平较低，容易出现安全事故，利用炮采技术时要适当增加炮眼的总数量，从而对爆破的时间进行缩减，在爆破后，使煤矿巷道檐壁保持平直状态。保护顶板和支护设备，在装矸时和运矸的作业环节，使用机械化设备，可以提高生产质量生产效率，降低劳动成本。

1.4 节水技术

节水技术指的是利用地面注浆的方式进行生产的技术手段，利用节水技术，可以保护地下水资源和地表环境不受损害，在煤层开采的生产作业环节，地质探测会对顶部煤层造成损害，影响地下水系统。一旦出现失控问题，会造成下降漏斗的情况，严重威胁煤层环境，破坏生产安全，借助节水开采技术，进行综合化的考量，要以恢复地下水位作为基础，前提，对脆弱的过载层结构进行再次压缩处理，从而将大部分的裂缝封闭弥合，使地面生成水膜，确保生产安全。

1.5 机械化开采技术

机械化开采技术应用在煤炭企业的开采作业环节，适用于煤炭探测发现后煤层，使用机械设备展开洞采适用性较强，具体的实施方式是设置长臂作业面，在开采作业中保持长臂作业面的整体长度为2~3m。按照传统的做法，是采取退火作业的方式对煤层进行处理，顶部受到扰动，会出现碎裂的情况，向井外运输掉落的煤块，利用机械化开采技术时，要注意结合实际的情况以及煤层的特点，选择机械化洞采技术应用的方法[2]。

1.6 深层地下矿山采矿技术

在地层深处存在着大量的煤炭资源，煤炭生产企业在针对地层深处的煤炭进行开采时，需要利用深层地下矿山采矿技术展开开采作业，重点关注环境通风道路设计以及井下压力控制等问题。值得注意的是，煤气控制也是深层地下矿山采矿技术应用中要关注的重点，在触及煤层时，需要立即进行技术处理使用。该技术的过程中，在掘进作业环节需要粉碎尾矿填充材料，向外运送垃圾，从生产安全、生产成本等多层面进行综合化的考量，提高煤矿开采的效率，井田划分盘区见图2。

图2 井田划分盘区

2 掘进支护技术的应用策略

2.1 喷浆支护技术

喷浆支护技术的应用主要适用于煤矿巷道稳定的情况下，煤层稳固，不会出现巷道变形的情况，巷道顶侧压力较小，均可以使用喷浆支护技术，喷浆支护技术利用压缩空气的功能，配置一定比例的水泥砂浆，向巷道顶部喷射形成支护结构。在顶侧压力较小和巷道稳定的前提条件下，还可以进一步利用锚杆支护技术，或是将锚杆和锚网的功能相结合进行支护，同样可以取得理想的支护效果，实现掘进支护技术的应用目标，确保开采生产的安全性[3]。

2.2 喷射混凝土技术

在煤炭开采中，对受到破坏的岩体部位进行掘进支护时，使用喷射混凝土技术，可以取得理想的技术应用效果，混凝土喷射技术的操作过程较为简单，作业人员可以在明确岩体或隧道中有碎裂位置的情况下，将混凝土材料喷射到合适的位置，增强巷道岩体的粘合度，使混凝土材料可以牢固地粘接在碎裂的位置。值得注意的是，生产作业的过程中，技术人员必须要做好防护措施，保证生产安全，在使用掘进支护技术进行生产作业，喷射混凝土技术可以取得理想的支护效果，达到预期的安全生产目标，对不稳定的巷道岩体结构进行重新处理，使其恢复稳固，降低安全事故问题的发生几率[4]。

2.3 钢筋网支护技术

钢筋网支护技术目前在国内的煤炭开采中已经得到了广泛的运用，例如在煤炭开采的现场地质环境较为理想，开采作业的难度较低的情况下，遇到松动的围岩或脆弱的岩石结构时，有可能会出现安全事故问题，造成塌方等后果。在生产作业中，随时随地都有可能有小石块掉落下来，威胁到开采作业的安全，因此可以使用高强度钢筋网，在巷道的高处位置悬挂，保证挂网作业的可靠质量。网片密度要达到一定的标准，形成网络式分布的作业，面对岩石掉落造成的安全隐患，进行防范和早期治理，降低巷道坍塌的风险[5]。

2.4 锚杆支护技术

在锚杆支护的生产作业环节，施工人员可以在锚杆支护技术的应用过程中，灵活地调整锚杆位置，结合实际的需求，对锚杆位置进行设置，针对作业现场边坡部位的即时力学状态进行改善。例如外力的影响下，边坡土层有可能会出现形变，导致巷道的安全稳定性被削弱，利用锚杆支护技术，对形变岩土形成锚杆支撑力，增强土体结构的强度和稳定性效果。

该技术在处理松动岩土方面具有理想的应用效果，合理设置锚杆，加固松动的岩土层，取得理想的支护性能。在使用锚杆支护技术进行作业之前，需要进行详细的勘测，了解地质环境现场的作业情况，对岩石的分布以及岩土层的实时状态加强了解和掌握，在综合考量下制定锚杆支护的作业方案，确保生产环境安全、可靠。

2.5 钢支撑技术

钢支撑技术在巷道掘进生产中作为一种常用的掘进支护手段，能够提高岩体的刚性效果和结构强度，钢支撑技术可以使岩体结构的变形风险得到最大限度的防控，在外力作用下仍旧保持岩体结构稳固，降低变形风险。在钢支撑技术应用的过程中，为了将其安全保障功能最大限度地利用起来，技术人员需要进行前期的地质环境勘查，对工字钢架和格栅等钢支撑结构进行综合分析，制定合理的施工方案。完成巷道掘进作业之后，测算钢支撑安装间距时，需要追求最高效率，在短时间内完成支撑，增强巷道作业环境的安全性、稳定性。

按照传统的加固形式，使用合适的材料，提升岩体的强度和粘结力效果，钢支撑技术代替了该方法，利用巷道岩体自身的强度、刚性优势，进行掘进支护。在选择掘进支护的形式时，结合矿区的实际生产条件，需要进行对现场环境的综合考量，分析和预测煤矿掘进支护技术的具体应用效果。在综合监测、分析中制定施工方案，并加强实时的监测，确定决定支护技术应用效果的稳定性，营造安全的施工环境，进行煤矿开采[6]。

3 结论

综上所述，煤矿生产中，结合矿区的实际情况，选择开采技术，应用开采技术的目的是要提高生产质量、开采效率。在开采技术和掘进支护技术的应用过程中，应保证人员安全，提高生产效率，明确该目标，融合开采技术和掘进支护技术，最大限度提高煤矿生产的效率和开采活动的安全性水平，推动煤矿产业的科学化、长远化发展，强化煤矿企业的行业竞争力。