煤礦綜采掘進支護技術(shù)探析

閆志博

（冀中能源邢臺礦業(yè)集團有限責任公司老母坡煤業(yè)，河北 邢臺 054000）

在煤礦資源開采中，安全工作保障就是對所應(yīng)用的掘進支護技術(shù)，如能夠合理科學地選用掘進支護技術(shù)，可以在很大程度上保證開采工作人員的人身安全，促進煤礦開采業(yè)可以獲得高效發(fā)展，由此提高煤礦企業(yè)整體競爭力。對于開采技術(shù)與掘進支護技術(shù)的選用，應(yīng)結(jié)合煤礦開采現(xiàn)場具體情況來進行，由此提高開采效率，減少開采風險.

一、煤層概況

本文以某煤礦2 號煤層、4 號煤層為例，其中2 號煤層的厚度為1.72～6.01 米，平均厚度4.3 米，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜。煤層的厚度及結(jié)構(gòu)的復雜性給其綜采掘進的安全性和穩(wěn)定性帶來極大威脅，也給掘進支護技術(shù)提出較高的要求。此煤層含有2 層的夾矸，厚度為0.16～0.32 米。可作業(yè)煤層為東西走向，由東至西煤層厚度持續(xù)增加，發(fā)生煤層異變的概率低于30%，煤層相對穩(wěn)定。4 號煤層厚度平均為19 米，與地表距離比較遠，內(nèi)部時常存在夾石層，煤層異變概率不到10%，相對穩(wěn)定。2 號煤層、4 號煤層的抗壓強度分別為42～51Pa、115～153Pa，其中，2 號煤層為粉砂巖，底板局部不平，頂?shù)装骞?jié)理的裂紋隙發(fā)育較好；4 號煤層為石灰?guī)r和中砂巖，砂質(zhì)巖層的底板較為平整，頂?shù)装骞?jié)理的裂紋隙發(fā)育較好。

二、支護技術(shù)介紹

煤礦巷道一般在礦井深處進行挖掘，深度從幾十米到幾百米不等，工作環(huán)境相對復雜，在巷道掘進過程中，礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變形，使巷道圍巖的壓力產(chǎn)生變化，引起頂板的垮落，因此需要對巷道進行支護。煤礦巷道支護技術(shù)經(jīng)過漫長的發(fā)展，經(jīng)歷了從木支護、砌碹支護、型鋼支護到錨桿支護方式過程。錨桿支護是目前發(fā)展較為完備，應(yīng)用較廣的巷道支護技術(shù)。錨桿支護主要利用金屬、木材、聚合物或其他材料制造的桿柱，打入圍巖預先鉆好的孔中，其頭部及桿體依賴于錨固劑黏結(jié)作用將圍巖與穩(wěn)定巖體結(jié)合在一起，尾部通過托板與螺母進行約束，通過錨桿改變圍巖本身的力學狀態(tài)，在巷道周圍形成一個整體而又穩(wěn)定的巖石帶，對圍巖產(chǎn)生加固作用。利用錨桿與圍巖共同作用，具有抗拉和抗剪效應(yīng)，能夠達到維護巷道穩(wěn)定的支護目的。錨桿支護具有成本低、快捷方便、適用范圍廣、穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢。錨桿支護由錨桿桿體、托板、螺母、錨固劑以及金屬網(wǎng)共同構(gòu)成。錨桿的結(jié)構(gòu)原理如圖1 所示[1]。

三、綜采掘進技術(shù)的改進

（一）綜采掘進技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵

通常情況下，開采掘進工作面的長度不足300 米的可選用普掘機，工作面長度在300 米以上的則選用綜掘機作業(yè)，但要科學合理地選擇綜掘機的型號，確保其綜合性優(yōu)勢的發(fā)揮。本文綜掘機為液壓式綜掘機，為確保其液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，需要合理應(yīng)用臨時支護技術(shù)。實際作業(yè)中，綜掘機的液壓系統(tǒng)被反復應(yīng)用，為降低其工作強度和確保生產(chǎn)的安全性，需要在液壓系統(tǒng)開關(guān)的閉鎖中增用支護技術(shù)。如此，綜掘機的液壓系統(tǒng)開關(guān)導致的運行壓力就會降低，從而確保了掘進的穩(wěn)定性和安全性。此外，還應(yīng)注重過斷層階段的支護技術(shù)。掘進作業(yè)過程中，斷層會影響掘進機的運行。倘若開采過程中遇到硬度高且完整的巖層斷層面，則可以選擇退后臥底法進行開采。為此，要先確定巖層中較為完整和堅固的部分，而后掘進機退后，向前推進臥底部分，進而提高斷層面掘進的穩(wěn)定性和安全性。然而，作業(yè)環(huán)境的復雜性和不確定性，以及作業(yè)強度大，對作業(yè)人員的耐久力提出了更高的要求，也要求掘進機操作技術(shù)人員的經(jīng)驗豐富，能夠依據(jù)實際作業(yè)情況及時采取應(yīng)對措施[2]。

（二）設(shè)備選擇科學化和合理化

科學合理地選擇掘進支護技術(shù)設(shè)備是確保掘進支護效果的重要條件。當然，這需要實地考察礦區(qū)，按照實際狀況合理科學地選擇支護設(shè)備，所用設(shè)備不但要符合掘進支護的技術(shù)條件，也要符合巷道寬度要求，如選擇截齒，一定要選擇強抗磨性截齒，使其在提高挖掘速度的同時能夠更好地保護截齒，減弱截齒磨損程度，提高設(shè)備的使用壽命，從而增強了掘進支護的穩(wěn)定性和安全性。

（三）錨桿支護安全監(jiān)測

錨桿支護完成后，無論施工過程還是回采過程，都需進行必要的安全監(jiān)測。安全監(jiān)測通過錨桿測力計、頂板離層儀、單片機以及聲光報警器共同完成。其中，利用布置在頂板錨桿尾部的錨桿測力計，對錨桿受力進行的實時檢測，可直接顯示應(yīng)力參數(shù)，判斷錨桿的受力狀態(tài)；此外，利用頂板離層儀，檢測巷道頂板的位移，每隔100m 布置一組檢測儀器，地質(zhì)復雜區(qū)域以及掘進工作面還需增加布置數(shù)量；檢測儀器連接著單片機，并將檢測到的數(shù)據(jù)傳輸給單片機，當檢測到頂板壓力以及位移異常時，通過單片機程序判斷支護狀態(tài)異常，并控制聲光報警器發(fā)出警報，達到支護安全監(jiān)測的目的，確保安全生產(chǎn)[3]。

結(jié)束語：總體來說，煤礦產(chǎn)業(yè)屬于我國經(jīng)濟增長中非常重要的能源基礎(chǔ)，在實施煤礦開采工作時，一定要結(jié)合煤礦礦區(qū)具體情況，來合理科學地選擇和應(yīng)用開采技術(shù)，以提高開采效率。除此之外，也需重視煤礦開采中的掘進支護技術(shù)的合理選擇與應(yīng)用，由此提高煤礦開采安全性以提高煤礦開采效率及安全性，促進煤礦產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，并同時提高煤礦企業(yè)競爭力。