煤礦巷道支護技術及其應用改進

任建斌

（大同煤礦集團雁崖煤業有限公司， 山西 大同 037001）

我國的煤炭開采等大多是地下作業，地下開采工作的開采形式就是礦井作業，需要在地的內部挖掘巷道，因此這些巷道的穩定性對于采煤和運輸工作的順利進行以及煤礦生產的安全性具有重要的作用。礦井的開采作業環境惡劣、地質條件不同，這就導致了地下的礦井挖掘存在著很大的不確定性，必須要有大量巷道作為輔助，才能確保煤礦的安全開采和運輸。優良的巷道支護和先進的掘進支護技術應用，不僅能保證煤礦的安全生產，還能保證開采質量。因此，努力探索煤礦的掘進支護技術及其應用，對于煤礦行業的可持續發展有著重大的現實意義。

1 煤礦巷道支護的發展進程

隨著我國經濟的發展和技術的創新，煤炭的開采力度不斷加大，開采范圍也出現了巨大的變化，地下礦井巷道徹底發展為煤巷，以往巖石集中巷的布置方式變成了開拓巷道和采準巷道布置的方式，回采巷道的形狀也由以往的單巷變成了多巷道，這使得礦井的通風條件得到根本的改善，不僅保證了煤礦開采的安全性，而且提高整個煤礦開采的掘進速度。

煤礦巷道的發展使巷道支護類型和支護技術也得到了改進。從材料角度分析，煤礦巷道支護可分為四個類型，分別是木型、砌碹型、鋼型、錨桿等支護類型。錨桿支護使用早在20世紀中期就開始使用，早期的錨桿較為脆弱，不適用于復雜條件下的巷道支護。但是近些年來，隨著科技的進步和我國煤礦行業的加快發展，技術人員對傳統的錨桿支護進行改進，對其剛性進行重點關注，掘進支護技術也得到較大提高[1]。

圖1 工字鋼

圖2 鋼板樁支護

2 常見煤礦掘進支護技術

2.1 吊環式前探梁支護技術

這項技術由三根懸掛的前伸支架構成，中間設置一根支架與礦井巷道的中軸線契合，兩邊的兩根支架要在距離中間的支架1 m處安置，支架的長度不能低于3 m，所有支架的固定的點數不能少于2個。前探梁與迎頭端面距相隔要少于30 cm。前探梁主要是應用的11號礦用工字鋼材，它的固定需要吊環的輔助，吊環的強度與前探梁的強度相吻合。錨桿部分需要配置標準的絲扣，將全部吊環都安裝在其上[2]。

2.2 吊鏈式前探梁支護技術

吊鏈式前探梁的主要結構與吊環式前探梁比較相似，所用的是三根吊鏈式的前探梁作為煤礦的掘進支護，其中的一根也需要沿著巷道中軸線進行契合式布置，另兩根與其相隔1m左右進行布置，同樣需用吊環進行輔助固定。在這種技術進行應用之前，必須對礦井做出敲幫問頂的工作，將一些具備干擾性的浮矸活石進行布置，然后將前探梁向著前方推動。為了確保施工人員的安全，掘進工作一定要在臨時支架的作用下才能進行。

2.3 永久性支護技術

這種支護技術的材質是混凝土，所以又稱混凝土的永久支護技術。永久性支護主要是指在煤礦中進行混凝土支護、錨網噴護等諸多工作，確保煤礦圍巖結構不會受到破壞。在掘進支護工作中，要合理確定施工距離，并保證所選擇的錨桿能夠符合煤礦實際情況。并在錨桿安裝完畢后，埋好作為噴射厚度的標釘，然后進行混凝土噴灑工作，只有確保混凝土噴灑層達到規定厚度后，才可以投入使用。混凝土噴灑完畢后，作業人員需要進行鋼筋網安裝工作，并在其表面再噴灑一層混凝土，提高煤礦井下圍巖的密實度，保證煤礦開采工作中不會發生坍塌。

3 煤礦掘進支護技術的改進優化措施

3.1 做好巷道的地質勘探工作

在煤巷快速開采掘進前，首先要做好開采的區域勘探工作，了解當地的水文地質條件，盡量選擇條件較好的煤層，克服地質條件給煤巷采掘進帶來的不利影響。第二是要合理地布置巷道，在巷道開采時要注意發生不穩定圍巖的現象，合理科學的支護技術，可以將圍巖和支護體組成一個整體，很好地承載圍巖，確保掘進安全，提高開采效率[3]。

3.2 科學選用掘進機械

對于工作面施工長度小于300 mm的施工情況，多選用普掘機；而對于施工長度大于300 mm的，則選用綜掘機。綜掘機的型號也十分關鍵，要結合巷道斷面環境、煤礦巖層的強度和具體開采環境和開采量，選用能最大化發揮其優勢的綜掘機。此外，還要選用合適的截齒。優質的截齒能有效提高煤礦挖掘的速度，同時降低截齒的磨損程度。

3.3 有效提升掘進支護技術

選擇適合該礦井的支護技術，是提高掘進效率的關鍵。要結合巷道斷面的圍巖承載情況，合理選擇支護技術。比如在巷道煤層穩定的巖層且巷道變形較小，可以采用噴漿支護技術；在煤層巷道穩定，頂側壓力較小的巷道可以采用錨桿或錨網支護技術；巷道變形嚴重，可以采用便于維護的U型鋼支護技術。根據具體情況，還可以同時選用兩種支護方式，使這兩種方式優勢互補，共同發揮作用，保證圍巖的穩定，如可采取錨桿錨索聯合支護的方法。有時還可以對前探梁和液壓支柱進行適當運用，煤礦掘進支護整體質量的保證需要頂梁布置方式的支持，布置頂梁的時候通過單體液壓支柱完成。具體操作方式為先確定前探梁位置，調整好間距，并清除巷道里的障礙物，保證前探梁順利移動。單體液壓支柱支護布置嚴格限制支柱間距為1.5 m，而且頂梁要垂直。液壓支柱施工能夠滿足煤礦掘進支護要求，對支護布局較為有利[4]。

3.4 加強材料檢測

支護材料的質量決定著煤礦掘進支護的緊固程度，支護材料的質量越高，其對整個作業的順利開展則更為有利。一些煤礦企業為了節約生產成本，選用低質量、低成本的支護材料，無法起到穩固煤礦內圍巖層的作用，以致于礦難事故接連發生。例如有的煤礦企業在掘進支護過程中使用的工具為硬水泥塊錨桿。因此，要加強對支護材料的強度和支護效果檢測，保證錨桿錨索拉拔力，進而確保掘進支護作業的安全性，避免人員及財產的不必要損失。

圖3 碳纖維板

3.5 完善煤礦掘進的操作流程

進一步健全和完善煤礦掘進過程中的各項操作流程，嚴格按照《煤礦安全規程》進行作業，如不得無故提前升井，不得任意擴大縮小斷面和支護距離，造成工程質量不合格，要做好安全隱患的如實交接。還要加強施工現場的調度，在施工時掘進、支護和運輸等人員全都在場，以防發生施工事故[5]。

4 結語

煤礦開采工作中，特別是復雜地質環境礦區的煤礦開采工作，作業人員需要注重礦井支護工作，科學利用煤礦開采的掘進支護技術，一方面提高煤礦開采的掘進效率，一方面確保煤礦開采過程中不會發生礦井坍塌等危險事故，保證作業人員的生命安全。近年來，隨著我國科學技術的創新和煤炭企業的不斷嘗試總結，巷道支護技術也得到了很大的改進，但與發達國家相比仍然存在一定的差距，我們要學習先進技術，改進掘進工藝，進行自主研發，不斷提高煤礦巷道快速掘進技術的水平，保障煤炭企業高產高效。