煤礦巷道掘進和支護技術的應用分析

鄭全紅

摘要：煤礦巷道是實現煤礦地下深部開采的通道，其安全可靠性對煤礦的生產有著重要的影響。煤礦巷道的掘進和支護是煤礦開采關注的重點問題。本文介紹了煤礦巷道的一些施工方法，分析了錨桿支護技術在巷道支護的應用以及存在的問題，可以為煤礦相關技術人員提供一定的參考。

關鍵詞：煤礦開采;巷道;掘進;支護技術

1 引言

在我國煤炭資源埋藏較深，大多數煤礦需要通過井工開采。而巷道是實現煤礦井工開采的重要途徑。因此，如何開掘巷道并進行合理的有效地支護是眾多煤礦工程技術人員關注的問題。巷道的掘進是指采用一定的方法對規定區域的巖體或煤巖進行破碎，形成一定的工作空間，這個空間叫做巷道。由于礦山壓力的存在，巷道會變形發生破壞，為了保證巷道的穩定性，需要采用一定的方法對巷道進行支撐和保護。在煤礦開采過程中，巷道的掘進和支護是煤礦生產的中心環節。這個過程很容易受到地質條件、施工的設備以及支護技術的影響。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。為此，本文介紹了煤礦巷道掘進施工的方法以及注意事項，并對巷道的錨桿支護技術的影響因素進行了分析。

2 煤礦巷道施工及注意事項

對于煤礦開采中巖石巷道，目前多采用鉆眼爆破的方法進行施工。而對于煤層中的巷道，可以通過多臺煤電鉆進行施工，在施工時要對巷道的位置進行合理的規劃。在巖巷施工時要重點關注施工的方案以及施工管理，在進行爆破時應該選擇合適的爆破參數，主要有鉆孔深度、裝藥形式、鉆孔傾斜的角度等等。合理的安排爆破、裝巖以及支護三個工序的關系，有助于實現巷道的快速掘進。在進行煤巷施工時，在進行鉆眼時要充分考慮到煤層的開采厚度，然后安排好炮眼之間的間距。工程師應該在平面掘進施工圖中，對炮眼的位置及參數要進行合理的設計。與此同時，要根據掘進巷道的實際情況選擇合理的炮眼，在定位過程中要遵循一定的原則。相比較而言，煤層比巖層要軟，在進行掘進時可以采用單向掏槽方式進行掘進。在掘進過程中，炮眼的深度要根據地質情況而定，若巷道的斷面較小時，可以采用的是復合掏槽式掘進。隨著掘進的深入，遇到程度較深的炮眼時，要視具體情況而論。若煤層中存在較軟的夾層時，施工人員應該首先在軟煤層內進行掏槽作業，一般情況下需要布置3個傾斜角度處于60°～90°之間的掏槽。在遇到巷道斷面較小的情況下，不需要采用炮眼進行輔助作業。鉆眼爆破法已經成為煤礦巷道掘進的一種重要方法，在煤巷掘進時可以實現對煤炭資源的開采，這個過程需要將掘出的煤運出。裝煤是一件復雜費事的體力勞動工作，在現場施工時，通常采用ZMZ型裝煤機（如圖1所示）進行輔助作業。這種類型的裝煤機是通過履帶式行走的方式運輸煤，在礦山狹窄的環境內靈活，具有高效持續性強的優點，目前在掘進工作面得到了廣泛的應用。

在煤礦施工過程中，為了進行快速的巷道掘進，需要連續的進行破煤、裝煤作業。這種情況一般需要用到煤礦巷道掘進機，其具有安全高效的掘進功能，實現在掘進過程中的連續作業。巷道掘進機通過配置的運輸設備，形成的高效流水作業，提高了煤礦巷道的掘進速度。總而言之，巷道的掘進是一項復雜的工程項目，在施工前需要做好科學的規劃。為了保證巷道的安全，在巷道空間開挖出來后，需要采取有效的方法對巷道進行支護。目前，錨桿支護技術已經成為煤礦巷道支護的主要手段，經過實踐證明，煤礦錨桿支護的應用有助于提高煤礦開采的產量。

3 錨桿支護技術的影響因素

為了保證錨桿支護的有效性，需要對影響錨桿支護技術的因素進行分析。主要有以下幾個方面，下面分別進行分析。

在巷道進行錨桿支護時，錨桿支護直接作用于巷道周圍的巖石。如果巷道周圍的圍巖強度較高，在采用錨桿支護后巷道的變形可以得到有效的控制，巷道的安全穩定性得到了保證。根據巖石力學理論，巷道周圍的圍巖應力主要是由周圍的巖石承擔，支護只起到小部分作用。因此，巷道支護效果主要取決于圍巖對地應力的承載能力，如果圍巖強度較高，對地應力的作用較大時，頂板的變形能得到有效控制，從而支護的效果較好。因此，在采用錨桿進行巷道支護時，應該重點關注巷道周圍的巖石強度。

錨桿支護的關鍵是控制礦山壓力對煤礦巷道的影響，礦山壓力是巷道發生變形和破壞的關鍵性原因。礦山壓力對煤礦開采會有一定的損害，例如煤層被壓松、人工支撐物擠壓變形或斷裂，甚至出現巖層及地表位移或塌陷事故的發生。在礦山壓力的作用下，巷道發生變形或破壞的現象稱之為“礦山壓力顯現”。礦山壓力是煤礦開采過程中發生事故的一個重要的誘導因素。為了減輕礦山壓力顯現帶來的負面影響，需要采取有效的措施對工作面進行支撐，對采空區進行控制改變圍巖應力場，實現煤礦開采的安全作業。現代主流回采工作面支撐保護手段就是控制好頂板巖層，因此，將工作面支撐保護與采空區處理統稱為頂板管理的支護技術。在巷道進行錨桿支護時，巷道的斷面對支護的效果也會產生影響。巷道的斷面增加時，礦山壓力的顯現更加劇烈，所需的支護剛度更大。巷道掘進施工過程形成不同的斷面形狀會產生不同的應力分布，因此要對斷面的形狀進行合理控制，使其對應力分散起到較好的作用。

4 錨桿支護技術的應用

錨桿支護可以對破碎的圍巖進行加強，有效的控制圍巖上出現的裂紋以及破碎帶。在采用錨桿支護后，支護區的圍巖的完整性得到了保證，提高了煤礦巷道的穩定性。錨桿支護可以使巷道圍巖周圍的應力向圍巖深部轉移，分散了巷道周圍的應力。在面對軟巖回采巷道時，應該采用多種方式聯合進行支護。首先采用支護網對巷道圍巖整體進行強化，對薄弱的部分要采用組合梁連接錨桿進行支護，這樣可以提高巷道圍巖的整體剛度，實現對巷道周圍破碎區的有效控制。其次，要進行二次支護，以實現對巷道的加強支護，使支護的效果達到最佳。可以采用一定的柔性支護，這樣可以保證在圍巖發生破裂時，能快速的釋放圍巖破裂產生的能量，降低發生危險的可能性。

為了更好的發揮錨桿支護的作用，在進行巷道支護時要對使用的錨桿配件的質量進行嚴格的把關。對于圍巖應力較大的情況，可以將普通的錨桿螺母換成專業的錨桿螺母，這樣可以實現錨桿整體支護效果的最大化。在實際應用過程中，為了避免錨桿的托板由于受力過大而變形破壞，需要對錨桿的托板進行加厚處理，以提升支護的有效性。在支護完成后，應該對錨桿支護的效果進行檢驗，這個過程可以采用動態監測技術，通過實時監測錨桿的受力狀況，可以發現錨桿支護的問題并做出相應的改進。對于支護過程中出現的錨桿失效現象，要及時的采取補救措施，以免出現更多的錨桿失效。

5 小結

在煤礦開采過程中，保證掘進巷道的速度有助于保證工作面的高產高效。煤礦巷道的掘進速度與多種因素有關，需要煤礦根據自身的實際條件做出相應的改進。煤礦巷道的安全問題也是重要的問題，其安全性關乎著整個安全生產。因此，必須采取有效的措施對掘進巷道進行支護。本文首先介紹了煤礦巷道的掘進方法，然后分析了影響巷道支護效果的一些因素，最后簡單分析了錨桿支護在實際應用過程中應該注意的問題。可以為煤礦相關技術人員提供一定的參考。

參考文獻：

[1]趙壽.煤礦采礦工程巷道掘進和支護技術的應用分析[J].山東工業技術，2018（17）：99.

[2]侯斌元.煤礦快速掘進巷道與支護技術的研究[J].機械管理開發，2018（03）：110-111.