關于煤礦掘進支護問題及應對方法探究

劉士帥

摘要：文章結合實際對煤礦掘進支護過程中遇到的常見問題進行分析，同時根據問題現狀給出了相關的控制方法，實踐可知，在煤礦掘進支護過程中，合理的應用支護方式能夠大大提高煤礦掘進施工水平。

關鍵詞：煤礦掘進支護；問題；應對方法

煤炭是我國非常重要的能源，伴隨著經濟與社會的發展，人們的生產生活中對于煤炭的需求量持續增加。煤礦開采是獲取煤炭資源的主要方式，隨著全面的開采進行，我國的露天煤礦資源已開采殆盡，逐步開始轉向地下開采。煤礦地區的自然條件比較差，作業施工難度比較高，在具體開采掘進的過程中，容易發生嚴重的坍塌等事故，導致開采作業無法進行，同時還可能出現嚴重的人身安全和死亡等事故發生。礦井開采需要掘進巷道，為了可以提升施工速度與開采效率，采用掘進支護作業方式，以保證巷道的安全和穩定，從而可以給開采工作人員提供一個安全、穩定的工作環境。

一、煤礦掘進支護現狀

在煤礦掘進支護技術實施的過程中，它能夠在各個煤礦領域中應用，具體來說它主要應用形式體現在以下方面：

（一）煤礦巷道

國內80%的煤礦都是在地下分布的，開采時需要掘進巷道，要保證內部的通風排水、煤炭運輸等。因為礦井條件比較差，環境異常惡劣，所以容易發生巷道坍塌等事故問題。因此，必須提升巷道的安全性。在開采逐步深入之后，其有著如下的發展方向。

①就層位來講，為了可以提升掘進速度、提升施工效率，永久性巷道已經逐步向巖巷到煤巷的過渡。煤炭開采技術的逐漸發展，回采巷道已經逐步的轉變成為煤層頂板巷道；

②從巷道數量來說，由于煤炭開采的逐漸深入，大型礦井的數量在持續增多，為了可以滿足煤炭開采通風與運輸的需要，單巷布置的方式逐漸減少，幾乎都改為多巷布置的方式；

③從巷道的斷面形式來看，為了能夠提升掘進速度，傳統斷面形式逐漸被淘汰，目前多數都是矩形巷道截面形式，其可以大大提升開采效率和掘進速度。巷道的斷面尺寸也在逐漸擴大，很多大型設備被應用到實踐中；

④從巷道賦存條件來說，巷道的深度逐漸增大，其所面臨的地質條件復雜化。

從上述發展態勢分析，我國煤炭巷道的風險增大，掘進支護的難度也在提升，必須要及時進行支護技術的改革與創新，從而可以滿足煤炭開采工作的需要，確保航道運行的穩定性。

（二）煤礦巷道掘進支護

巷道支護是保證地下煤炭開采安全性的主要措施，在長期發展的進程中，支護施工技術的發展速度加快，很多新型的施工材料被應用到其中，錨桿支護就是當前應用最為普遍的一種。國內錨桿支護出現在上世紀50年代左右，當時主要應用的是鋼絲繩砂漿錨桿、機械錨桿、快硬水泥錨桿等幾種形式，其都屬于被動支護的方式，結構強度比較差，對于一些地質簡單的位置可以使用。而一旦在施工中地質條件比較復雜，這些技術就很難發揮出優勢。經過長期的試驗和摸索，同時也引進了大量的先進技術，高強度錨桿支護成為了當前的主流方式，被廣泛使用到煤炭工程中。伴隨著開采的深入進行，強力錨桿與高預應力錨桿支護技術逐漸被研發和應用，形成的結構形式使我國的支護體系更加的完整。

錨桿支護是目前我國煤炭巷道支護主要方式，主要是利用巖體強度與粘聚力來處理巷道圍巖的張裂、滑移等方面的問題。在現代發展中，我國對于支護的剛度、強度以及可靠性都有著非常高的要求，大大提升掘進效率。國內很多煤礦都采取這種錨桿支護的結構形式，技術已經非常成熟，極大促進了我國煤炭開采領域的發展。

二、煤礦掘進支護中的問題及應對方法

（一）吊環式前探梁的應用

臨時支護主要是應用3根吊掛前探支架，并應用π型鋼材將其制作成為探梁，長度尺寸為3m，然后將吊環固定。在上述3根支架中，沿著巷道的方向需要布置1根，在距離中線前探梁約1m的位置上需要設置兩側前探梁。為了可以提升探梁的穩定性，每根都要布置兩個固定點。此外，前探梁端部的距離應該控制在0.35m以下，同時還應該設置木楔、方木等材料；超前支護通常需要將前進距離控制在0.35m以下，并且需要保證梁體的強度與吊環是配合的。

（二）吊鏈式前探梁的應用

該結構也是應用3根吊掛前探支架為臨時支護的結構形式，同時也是應用π型鋼梁為主要結構，長度為3m以上，然后應用吊鏈進行穩定連接。該技術與上一技術比較相似，其區別在于兩側前探梁都需要設置在中線探梁的1.2m的位置上。架設施工開始之前，應該做好準備工作，同時作業位置清理干凈，然后才能開始前探梁的搭設施工。此外，為了提升施工的安全性，作業都要在已經完成支護的位置上開始。

三、錨桿支護成套技術在煤礦掘進中的實際應用

該技術的主要優勢就是靈活性強、操作非常簡單方便，為主動支護的方式，質量水平比較高，可以大大提升圍巖穩定性，并且能夠確保巷道的通暢性。除了上述的優勢，還具有較強的節能環保性，成本非常低。

（一）錨桿支護的材料

錨桿支護開始之前的首要工作就是選擇合適的施工材料，材料的質量對于工程的質量存在直接的影響，如果應用傳統支護材料，其性能較差，無法達到安全性的要求。在以往的煤礦作業中，通常都是應用Q235圓鋼作為主要的錨桿材料，目前已經很少使用。隨著煤礦地質條件日益復雜，很多工程都開始使用新型的錨桿材料，比如高強度螺紋鋼等。此外，還應該進行結構形式的有效驗證，可以保證其支護效果達到要求，逐步研發出現專用的鋼材，以保證結構性能達到要求。

（二）錨固與注漿聯合加固技術

松散碎石的煤炭體內進行巷道開挖施工，如果依然使用的是錨桿支護技術，效果會比較差。在進行新建設或者維修壞巷道時，只是通過錨桿支護技術也會導致不良后果的出現。因此，在施工中，應該和其他技術聯合應用，比如注漿技術等。根據巷道的特性，研發出各種不同形式的注漿錨桿結構，從而可以解決其穩定性不足的問題。此外，還應該加強注漿參數的控制，可以提升結構的穩定性。水泥基材料是目前使用最為普遍的注漿施工材料，也可以根據不同環境使用不同加固材料，比如聚氨酯等。

四、結語

社會的發展帶動之下，我國的煤炭開采事業取得了非?？斓陌l展，已經逐漸的轉向地下開采，但是地質條件逐漸呈現出復雜化的特點，所以需要采用新型的支護施工技術，從而可以提升煤炭開采安全性。

參考文獻：

[1]煤礦掘進巷道過斷層技術措施[J]. 王齊泉，閆國虎. 科技創新與應用. 2014（05） .

[2]煤礦掘進的巷道冒頂事故原因及預防策略[J]. 趙黎鑫. 技術與市場. 2017（02） .

（作者單位：山東能源臨礦集團古城煤礦）