煤炭采礦工程巷道掘進和支護技術的應用分析

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團毛則渠煤炭有限公司 山西 042100）

我國煤炭資源儲量位居世界前列，其國內煤炭資源儲量新疆、內蒙古、山西、陜西、貴州、甘肅地區(qū)最多，國內已探明煤炭資源儲量約為4萬多億噸。煤是一種重要能源，能夠同時使用在工業(yè)和生活中，其中北方地區(qū)對煤炭能源的使用最多。為了滿足煤炭能源的使用和進出口要求，我國煤炭采礦工程巷道掘進和支護技術不斷發(fā)展，當前已經極大地提高了采礦工作的安全性。

1.煤炭采礦工程巷道掘進和支護技術

（1）巷道掘進施工。煤炭采礦工程巷道掘進施工一般指直眼掏槽和斜眼掏槽的組合施工，這種掘進施工方法在軟巖夾層中非常有效。巷道掘進施工技術需要將掏槽角度保持在50°-90°之間，但是掏槽斷面較大時必須增加輔助炮眼，否則巷道的施工質量不能滿足采礦工程的要求。其中掘進機是巷道掘進施工中的常用設備，該設備與采煤機一同施工可以有效提高采煤效率[1]。

（2）支護技術。煤炭采礦工程巷道掘進施工中需要設置支護頂板保證采礦工人的生命安全，而且支護技術還能夠保證采煤巷道的通風和排水正常。如果煤炭采礦工程巷道掘進過程中沒有采用支護技術，則巷道在煤礦的擠壓下容易出現(xiàn)坍塌，因此巷道掘進與煤礦的距離越近就必須越重視巷道支護技術。

（3）巷道掘進施工和支護技術的作用。煤炭采礦工程巷道支護技術能夠保證采煤工人的生命安全，而巷道本身煤炭采礦工程的安全運輸路線，只要保證巷道的安全，即可保證煤礦開采的效率和質量。巷道掘進施工在經過軟巖土層時沒有支護技術則容易出現(xiàn)坍塌事故，而巷道支護技術可以增加巷道的承載能力，從而提高整個巷道的穩(wěn)定性和安全性，因此巷道掘進施工和支護技術非常重要[2]。

2.煤炭采礦工程巷道掘進和支護技術的影響因素

（1）圍巖強度。煤炭采礦工程巷道周圍巖石直接支撐起整個巷道安全通行，如果圍巖強度不足則容易出現(xiàn)巷道塌方事故，因此圍巖強度足夠時則可以采用簡單的支護技術和裝置保證巷道負載能力符合要求即可。但是圍巖強度不足時必須通過巷道支護技術保證巷道負載能力符合要求之后才能繼續(xù)掘進，否則只能不斷對巷道進行加固。

（2）地質條件。煤炭采礦工程巷道周圍的地質條件與其掘進速度直接掛鉤，地質環(huán)境中儲水量小且?guī)r石強度不符合要求時，巷道掘進速度比較慢，只能等待巷道支護技術完工之后才能重新提高掘進速度。巷道中出現(xiàn)水患災害時，采礦工程設備和設施容易在水患下被侵蝕，因此巷道掘進之前必須對地質條件進行詳盡全面地調查。

（3）地應力。煤炭采礦工程巷道受到的最大壓力就是地應力，地應力指的是煤炭礦山整體對巷道的壓力。如果巷道周圍山體在地應力的壓力下發(fā)生巖體位移，巷道就有可能出現(xiàn)塌方情況。因此為了減少地應力對煤炭礦山巷道的影響，必須保證巷道支護技術能夠起到足夠的保護作用，否則巷道時刻處在地應力的危險之下。

3.煤炭采礦工程巷道掘進和支護技術的應用要點

(1)巷道掘進

①地質勘探工作。煤炭采礦工程巷道掘進受地質構造和巖土環(huán)境的影響，因此施工之前技術人員必須對巷道周圍做好地質勘探工作，明確巷道周圍的地質構造信息和巖土硬度情況。目前國內地質勘探工作中地質構造方面的調查結果不夠全面，在以后的巷道掘進中必須加強這一方面地質勘探工作的質量，保證巷道掘進鉆孔工作的絕對安全。

②瓦斯排放工作。煤炭采礦工程巷道掘進瓦斯排放與施工安全直接掛鉤，如果瓦斯排放不當導致巷道內部瓦斯?jié)舛冗^高，在巷道掘進過程中出現(xiàn)安全事故的幾率也會隨之增加。因此巷道掘進過程中必須同步提高通風系統(tǒng)的質量，務必保證巷道通風系統(tǒng)可以及時將瓦斯排出。技術人員可以在巷道內部布置瓦斯?jié)舛葯z測裝置，并且根據瓦斯即時濃度對巷道掘進施工進度進行調整，防止采礦人員出現(xiàn)意外。

③通風防塵工作。煤炭采礦工程巷道掘進過程中會產生大量粉塵，掘進施工人員和采煤工作人員長期處在巷道環(huán)境之中，肺部吸入大量粉塵對身體健康造成嚴重威脅。通風系統(tǒng)可以保證巷道內的粉塵快速排除，巷道內部粉塵濃度下降則對人體造成的危害也會隨之下降。而且有些巷道掘進設備對粉塵濃度有一定的要求，因此施工人員必須保證該設備在實際工作環(huán)境下能夠正常工作，才能在管道掘進中使用該設備。

④落實掘進技術。煤炭采礦工程巷道掘進技術分為很多類型，每個類型使用的范圍和條件都存在差異，因此技術人員必須結合勘探調查結果中的巖層信息選擇符合實際情況的掘進技術，這樣才能保證掘進技術的落實效果符合要求。如果巖石強度過大，可以采用爆破法推動巷道掘進。

(2)支護技術

①預制鋼筋混凝土支護技術。煤炭采礦工程巷道掘進預制鋼筋混凝土支護技術主要使用吊環(huán)型前探梁對巷道進行支撐防護，但是吊環(huán)型前探梁的使用必須根據實際情況確定其參數(shù)、數(shù)量、固定點，保證該支護技術能夠提高巷道掘進的穩(wěn)定性。②錨桿支護技術。煤炭采礦工程巷道掘進錨桿支護技術主要使用錨桿對巷道的抗變形能力進行提高，該技術需要先對巷道進行抗拉、抗剪能力計算，確定巷道支護錨桿的使用種類、長度、間距等參數(shù)，然后通過動態(tài)監(jiān)測技術對錨桿進行布置，最后即可提高巷道的支護質量。③混凝土支護技術。煤炭采礦工程巷道掘進混凝土支護技術主要使用錨桿和混凝土兩種材料，錨桿支護固然可以起到一定的支護作用，但是實際支護效果比較有限。而混凝土和錨桿一同作為錨桿支護支架裝置，可以極大地提高巷道的支護效果。④全螺紋錨桿支護技術。煤炭采礦工程巷道掘進全螺紋錨桿支護技術主要是一種特制的錨桿，該支護技術與錨桿支護技術并沒有本質上的不同，只是支護材料發(fā)生了本質上的變化，全螺紋錨桿相比普通錨桿的強度更高，因此該技術在巷道掘進中起到的支護效果更好。⑤U型鋼支護技術。煤炭采礦工程巷道掘進U型鋼支護技術主要使用U型金屬鋼架對巷道進行支撐，該支護技術對U型鋼架的強度和承載力具有較高要求。當巷道周圍巖石在礦山的擠壓下發(fā)生形變時，U型鋼支護可以對巷道起到一定的支撐作用，從而保護采礦人員的生命安全。

4.煤礦采礦工程巷道掘進和支護技術的關鍵和選擇

(1)巷道掘進支護技術的關鍵

①煤礦開采方式。煤礦開采方式主要分為兩種：綜合開采和炮眼爆破開采。炮眼爆破開采分別通過破煤、裝煤、運煤、支護等流程運用鉆機設備進行巷道掘進，但是這種煤礦開采方式對頂板的強度要求比較高，如果頂板出現(xiàn)問題必然導致安全事故幾率增加。②綜合開采方式。煤礦綜合開采主要利用機械設備與爆破技術完成煤礦的裝運以及巷道的掘進支護等工作，但是這種開采方式的工作面比較大，無法保障煤礦開采的質量，而且煤礦爆破后的裝運也是一大問題，其回撤和收尾技術有待完善。③復雜環(huán)境開放方式。有些煤礦開采過程中地質情況比較復雜，不能采用單一的煤礦開采方法，必須結合每一段巷道的實際情況選擇使用綜合開發(fā)或者炮眼爆破開采方法，盡量保證巷道周圍巖石的穩(wěn)定性，防止巷道圍巖被破壞導致安全事故發(fā)生。

(2)巷道掘進支護技術的選擇

①掘進技術。煤炭采礦工程巷道掘進技術的選擇必須結合實際情況而論，不同的地質環(huán)境所適合的掘進技術絕對不同，只有根據巷道掘進支護技術和地質勘探結果才能保證巷道掘進的效率和安全。②支護技術。煤炭采礦工程巷道掘進支護技術主要分為金屬支護、混凝土支護、錨桿支護、U型鋼支護、液壓支護等不同類型，但是就防止巷道周圍巖石破碎來說，U型鋼支護和錨桿支護同時使用所取得的效果最好。

5.煤礦采礦工程巷道掘進和支護技術的優(yōu)化措施

（1）提高掘進設備的性能。煤炭采礦工程巷道掘進需要使用鉆機設備，但是有些鉆機設備的掘進工作性能不夠穩(wěn)定，在比較復雜的作業(yè)環(huán)境中不能保證正常工作，影響了整個煤礦開采的進度，因此巷道掘進設備最好選擇模塊化方式，便于更換零部件和維修。

（2）優(yōu)化機電一體化工藝。煤炭采礦工程巷道掘進和支護技術必須對機械設備進行優(yōu)化，將現(xiàn)代遠程監(jiān)控控制技術與機械設備相結合，完成巷道掘進和支護技術機電一體化，這樣才能從根本上提高巷道掘進的安全性和采煤效率，機電一體化成為巷道掘進和支護技術未來的發(fā)展方向。

（3）提高巷道支護質量。煤炭采礦工程巷道掘進支護技術的質量必須得到保障，否則巷道內工作人員的生命安全無法得到保障。巷道薄弱之處可以采用錨梁支護，保證錨桿材料的質量符合支護要求，及時對精度和質量不符合要求的支護材料進行更換。

6.結論

綜上所述，煤是人類最重要的能源之一，而我國煤礦儲量雖然比較豐富，但是有些煤礦必須在極高的巷道掘進和支護技術下才能進行開采，所以仍然需要大量從國外進口煤礦能源。只有不斷提高采礦工程巷道掘進和支護技術的質量，才能保障煤礦順利開采和采礦工人的生命安全。因此，煤礦采礦工程巷道掘進和支護技術的質量必須得到保障，才能提高我國煤礦采礦工程的效率和安全性。