煤礦井下掘進技術(shù)的研究

高陽

摘 要：煤炭的井下開采需要掘進大量巷道，目前主要采用鉆眼爆破法和掘進機掘進的方法。本文介紹了影響我國煤礦井下掘進技術(shù)的因素以及掘進時采用的支護方式，對提高煤礦掘進技術(shù)的效率和安全性奠定理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：掘進；支護技術(shù)；影響因素

中圖分類號：TD23 文獻標識碼：A

煤炭資源是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的主要資源，我國煤炭資源的儲量也非常豐富。從煤層分布來說，大部分煤炭都是埋藏在地下，需要采用地下采集的方式進行開采。隨著煤礦開采技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了很多適用于煤礦開采的高新技術(shù)設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，2008年以來我國煤礦巷道的掘進尺度總量達到了800萬m以上，在這個數(shù)據(jù)中通過煤巷進行的大約有70%，通過煤巖巷進行的大約有20%，剩下10%是通過全巖巷掘進得到的。隨著綜掘技術(shù)的不斷進步，煤炭巷道綜掘月進尺已達500-700m。對煤炭業(yè)來說，采掘技術(shù)高低是提高煤礦生產(chǎn)效率的重要保障。重視對采煤過程中掘進技術(shù)的研發(fā)，對推動新型煤礦采掘技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新以及提高煤礦的工作效率和安全防護具有重要的意義。

煤礦巷道的掘進是一項系統(tǒng)性的工程，在實際應(yīng)用過程中會受到多個因素的影響。為了保證生產(chǎn)過程的順利進行，就要采取合理的措施以保證掘進的正常進行和生產(chǎn)作業(yè)的質(zhì)量和安全。

1 影響煤礦掘進技術(shù)的因素

1.1 地質(zhì)條件

在煤礦開采過程中，煤礦所處的地質(zhì)條件的優(yōu)劣直接影響著掘進的效果。這包括了巖層的硬度、煤礦挖掘中涌水量的多少以及礦井中瓦斯含量的多少，這些都對掘進效果有著直接的影響。良好的地質(zhì)條件會加快煤礦掘進的速度，如在煤礦巷道頂板穩(wěn)定和支護良好的條件下，只需進行臨時支護就可以進行掘進，在掘進后再行設(shè)置永久支護，大大提高了掘進機的工作效率。

1.2 掘進設(shè)備

掘進技術(shù)發(fā)展帶來掘進設(shè)備迅速發(fā)展，在國內(nèi)掘進設(shè)備的種類比較齊全，但是綜合性能較差，自動化水平不高，影響掘進技術(shù)的提高，甚至出現(xiàn)各種嚴重的安全生產(chǎn)事故。為了提高掘進的安全性，國外研發(fā)了新型的掘進設(shè)備，采用掘錨機組等來完成快速掘進的工作，在很大程度上提高了實際生產(chǎn)過程中掘進的效率，與此同時也提高了掘進過程中的機械化水平。

1.3 施工工藝

目前國內(nèi)能夠進行煤礦掘進的設(shè)備非常少，技術(shù)和施工工藝較落后，嚴重影響煤礦井下掘進速度。由于沒有專用的掘進設(shè)備，井下掘進時要進行大量支護作業(yè)，占用大部分掘進作業(yè)時間。即便采用目前比較先進的錨桿、錨噴以及錨梁網(wǎng)技術(shù)，在很大程度上降低了支護流程，但是由于掘進和支護項目的分離，嚴重影響了掘進速度的提高。

1.4 施工組織管理

國內(nèi)煤礦企業(yè)中還存在著較大的管理問題，由于管理者水平限制，掘進過程中沒有進行科學(xué)和規(guī)范的管理，盲目追求掘進進度，沒有注重掘進的質(zhì)量和規(guī)程，為以后工作帶來安全隱患，進而影響了整個掘進作業(yè)的效果。

2 掘進中的支護技術(shù)

在巷道掘進作業(yè)中，支護水平直接影響著掘進作業(yè)的速度和效率，因此必須注重巷道作用中的支護技術(shù)。目前經(jīng)常應(yīng)用到的支護技術(shù)主要有單一支護，聯(lián)合支護，主動支護以及被動支護。錨桿支護屬于主動支護形式的一種，在支護過程中它將支護跟圍巖構(gòu)成一個整體，這樣圍巖和支護就能夠充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢，共同承載壓力的作用。正是基于這個特點，錨桿支護在煤礦巷道掘進中得到了非常廣泛的應(yīng)用。

2.1錨桿支護

錨桿支護中的桿柱是由不同材料的物質(zhì)構(gòu)成的，如金屬件和木件等，在支護時將桿柱打入巷道中預(yù)先設(shè)定好的孔洞內(nèi)，利用錨桿自身結(jié)構(gòu)的特點實現(xiàn)圍巖跟穩(wěn)定圍巖的結(jié)合，起到懸吊和增強的作用，實現(xiàn)錨桿支護的目的。錨桿支護屬于主動式的支護方式，在煤礦井下掘進中能夠有效的保障煤礦生產(chǎn)的安全，并且具有支護簡單、施工簡單和便于機械化操作等一系列優(yōu)點。采用錨桿支護方式不能實現(xiàn)圍巖的封閉，無法防止圍巖的風(fēng)華以及各錨桿之間裂隙巖石的剝落，在實際生產(chǎn)中還存在著一定的局限性。

2.2聯(lián)合支護

聯(lián)合支護是將兩種或兩種以上的支架組合在一起共同維護圍巖穩(wěn)定性的一種支護手段。目前常用的聯(lián)合支護方式主要有錨噴支護、錨網(wǎng)支護和錨噴網(wǎng)支護三種。其中錨噴支護是將錨桿與噴射混凝土聯(lián)合在一起的支護方式，錨噴支護方式安全性高且花費較少，被廣泛應(yīng)用在巷道掘進工作中。錨網(wǎng)支護是將金屬網(wǎng)跟錨桿支護聯(lián)合在一起，共同完成支護功能，金屬網(wǎng)用托板實現(xiàn)跟錨桿端頭的連接和固定。錨噴網(wǎng)支護則是上述三種材質(zhì)的組合的支護形式，其中金屬網(wǎng)的作用是使混凝土能夠形成一個統(tǒng)一的整體，提高其抗震能力和抗拉強度，在松軟破碎的巖層以及穩(wěn)定性較差的圍巖中也能夠起到很好的支護效果。

采用單純的錨桿支護，所需要的支護費用非常多，工序也非常復(fù)雜，工人所要付出的勞動強度比較大。聯(lián)合支護的方式中使用了錨桿和金屬網(wǎng)相結(jié)合的支護方式，金屬網(wǎng)利用其特有的柔韌性非常容易實現(xiàn)跟巖層的貼緊，這樣在工作過程中就能夠承受較小的載荷，達到最大的支護效果。聯(lián)合支護的方式還有效的解決了支護成本高的問題，如果采用聯(lián)合支護，每米巷道中的支護費用比單獨采用錨桿支護能夠降低1000元左右，這在整個煤礦的支護中是非常可觀的一筆費用。于此同時，聯(lián)合支護還能夠大大降低支護過程中的人力和物力，成為目前應(yīng)用比較廣泛的一種支護方式。總之，在未來煤礦掘進時要根據(jù)巷道的實際情況，選擇合適的聯(lián)合支護方式，以達到提高掘進工作效率、降低掘進成本和改善掘進環(huán)境的效果。

結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，煤礦掘進技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展，但是與西方先進國家相比還有很大的差距。本文介紹了影響煤礦掘進技術(shù)的因素，以及煤礦掘進中經(jīng)常采用的錨桿支護和聯(lián)合支護方式，通過對兩種支護方式的對比，得到了聯(lián)合支護方式在煤礦掘進中的優(yōu)勢，為煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益的提高提供了理論基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]屈裴.煤礦井下掘進技術(shù)的研究與實踐[J].科技博覽，2011.

[2]王虹.我國煤礦巷道掘進技術(shù)和裝備的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2010，38（01）：57-62.

[3]趙學(xué)社.煤礦高效掘進技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2007，35（04）：01-10.

[4]張德軍.淺析煤礦巷道掘進技術(shù)的影響因素[J].中華民居，2012（03）.endprint