煤炭采礦工程巷道掘進和支護技術的應用分析

魏文祥

摘要：由于地質條件更為復雜，在煤礦開發(fā)過程中難度與強度都在不斷加強，并會受到高地應力帶來的影響，從而導致巷道支護難度加大。本文在對煤礦巷道掘進技術與支護技術分別做出介紹分析的基礎上，來結合實例，對支護技術進行探究。

關鍵詞：煤炭；采礦工程；巷道掘進；支護技術；應用分析

引言

煤礦巷道掘進與支護作為煤礦開采的核心環(huán)節(jié)，受施工環(huán)境、設備與技術影響存在很多問題。挖掘施工屬于實踐操作，更多的是針對煤礦采礦施工，讓地下巷道實現(xiàn)挖掘與規(guī)劃目標。巷道空間要以周邊煤層與巖體為基礎，通過支撐保護巷道空間，從而為煤炭運輸與開采提供有效條件。

一、采礦工程巷道掘進方式分析

采礦工程中巷道掘進方式較多，包括掘錨一體化掘進、大斷面連續(xù)采掘、綜合機械化掘進等，不同的掘進方式所用的設備以及施工要點存在較大差別。其中掘錨一體化掘進方式是一種基于采礦機與掘進機發(fā)展而來的新系統(tǒng)，作業(yè)中可有效協(xié)調錨固、掘進作業(yè)，大大提高掘進作業(yè)效率，因此，被廣泛應用在采礦工程中。大斷面連續(xù)采掘指借助專業(yè)掘進設備進行掘進作業(yè)，采用連續(xù)式或間斷式進行開展運輸作業(yè)。綜合機械化掘進方式運用通風除塵設備、掘進機、運輸機等構成的機械化掘進系統(tǒng)開展掘進作業(yè)，作業(yè)中需要結合巷道掘進作業(yè)要求，選取合理的掘進機型號。為保證掘進作業(yè)的順利開展，采礦單位應明確不同掘進方式的適用情景，對采礦工程地質資料進行充分的分析，應用最佳的掘進方式。

二、巷道掘進過程中需要注意的問題

在實施巷道掘進過程中需要使用對應的機器，一般利用煤礦巷道掘進機，這種機器在掘進過程中能夠發(fā)揮出強大的作用，巷道掘進機可以快速完成巷道掘進，在巷道掘進的同時配置相關的煤炭運輸設備，就可以將開采的煤炭迅速通過傳送帶運輸至地面，完成煤炭開采的基本環(huán)節(jié)。這個過程需要合理搭配各個環(huán)節(jié)，包括巷道掘進、煤炭開采及運輸，從而形成一個快速高效的工作流程，有助于提高煤炭開采效率。由于巷道掘進涉及到多個方面，需要綜合考慮當?shù)氐牡匦螚l件及外部地形情況，因此在實施巷道掘進前需要根據(jù)煤礦實際情況進行科學規(guī)劃，規(guī)劃內(nèi)容需要充分考慮巷道掘進過程中需要使用的機器及容易出現(xiàn)的安全問題，基于此，需要在巷道掘進的同時及時做好巷道支護操作，從而有效保證巷道空間的穩(wěn)定性，為煤炭開采和運輸做好準備。當前在具體煤炭采礦工程中，一般都會使用錨桿支護技術，通過對巷道的有力支護，從而有效提高巷道掘進速度及質量，同時也為后續(xù)的巷道支撐工作做好準備。

三、支護技術

煤礦巷道掘進中，必須結合周邊環(huán)境，擬定有效的頂板支護方案。其中，預留煤柱作為核心巷道支護形式，下區(qū)段始終處在回風狀態(tài)，上區(qū)段處在運輸狀態(tài)，巷道上區(qū)段與下區(qū)段都必須擁有預留煤柱，以此降低回風平巷周邊的支撐壓力，該預留煤柱具有操作簡便的優(yōu)勢，方便巷道排水與通風，但支護耗費較大，如果巷道底端受煤礦支撐擠壓，勢必會影響巷道穩(wěn)定性與安全性，在巷道煤層靠近的地帶，為了確保整個掘進施工穩(wěn)定性與安全性，要盡量減小煤層沖擊帶來的不利影響，控制好預留煤柱寬度，落實煤柱管理要求。礦用支護型鋼更多的是通過工字鋼與U型鋼支護，該支護型鋼用于半圓拱形、圓形、橢圓形巷道斷面。在實踐工作中，礦用支護具有良好的抗剪性、抗壓性與抗拉性，因為煤礦巷道施工環(huán)境非常惡劣，所以對支護型鋼有很多要求。另外，煤礦巷道支架還承擔著縱向與橫向荷載，抗彎截面模量直接對支護型斷面帶來影響，根據(jù)煤礦巷道支架負荷情況，科學配置抗彎截面模量，結合煤礦巷道滑移平穩(wěn)度與接觸面面積，選用幾何形支護型鋼，這樣才能讓其處在最好的受力狀態(tài)下。

四、優(yōu)化煤炭采礦工程巷道掘進與支護的方法

（一）使用性能穩(wěn)定的掘進設備

巷道掘進機作為煤巷快速施工的設備，煤巷工程效率、開挖效率決定著整個工程工作情況。井下礦物與巷道煤巖是整個掘進機械的工作目標，并且有著很強的振動效應，作業(yè)環(huán)境惡劣，所以必須結合工作環(huán)境確立施工方案，這樣才能確保連續(xù)的機械作業(yè)。根據(jù)國產(chǎn)化進程與設備引入機制，國內(nèi)巷道掘進技術有了很大的發(fā)展，并且形成了很好的掘進工藝與發(fā)展模式。自行制造掘進在選用結構部件、電氣配套、液壓傳送時，必須認真篩選，確保施工質量。對于國產(chǎn)不達標的元件，優(yōu)先選用先進技術的產(chǎn)品。在恰當?shù)牟课皇褂描偳妒浇M合，通過模塊結合的形式，幫助設備做好維修拆卸，這樣才能確保設備穩(wěn)定性。

（二）優(yōu)化機電一體化

把掘進設備變成自動化模式，有效調整動力電機功率與開挖方位。同時做好掘進設備故障判定與狀態(tài)監(jiān)控，具體包含電機荷載、輸電壓控制、電機溫度、油路壓力、環(huán)境污染等。結合現(xiàn)代測控工藝，優(yōu)化并創(chuàng)新掘進設備問題評估、狀態(tài)監(jiān)測與遠距離控制，這樣才能達到電機整體運作要求。

（三）把握臨時支護技術要點

臨時支護指為滿足巷道掘進工作的臨時需要而進行的支護作業(yè)。為保證臨時支護質量，應用時應注重把握以下內(nèi)容：一方面，明確所用支護材料。不同的支護材料有著各自的優(yōu)點與缺點，應保證所用材料的合理性。例如，使用木支架進行臨時支護時，具有質量輕、安裝方便、加工難度低等優(yōu)點，但防火性能、強度性能較差。金屬支架強度高，而且拆裝方便，并能重復使用，但成本較高，因此，究竟采用何種支護材料，需要從經(jīng)濟性、可行性、安全性等方面進行充分論證。另一方面，落實支護作業(yè)細節(jié)。臨時支護作業(yè)中，要求施工人員嚴格按照支護工序及要求進行，尤其應做好支護質量檢查，禁止使用損壞的支護材料。

（四）預制鋼筋混凝土支架

這一支護技術主要是利用混凝土制作支架，并在礦井內(nèi)將其裝配，確保梁柱接口的緊密性，所以其不僅具有較大的支護強度，且成本較低，但存在質量大和無伸縮性等方面不足。常見的主要有吊環(huán)式的前探梁，主要是在前面的臨時支護措施下，采用3根吊掛前探支架，按照一定的長度和間距將其在巷道中平行布置，每一根的強度必須與吊環(huán)之間進行固定和匹配，固定點必須大于2個，并確保其緊固性，才能確保其支護效果。

結語

為促進煤炭開采安全、穩(wěn)步、高效的進行，不斷提高開采質量。在現(xiàn)實工作中，必須做好巷道掘進與支護工作，在煤礦及時運輸?shù)耐瑫r，確保工作人員人身安全。

參考文獻：

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