在煤礦采煤掘進過程中支護技術的應用研究

在煤礦采煤過程中，提高煤炭開采和利用效率是煤炭產業發展的核心問題。此外，在煤礦采煤掘進時，需要靈活應用采煤技術及支護技術，有助于確保采煤掘進的安全性和穩定性，推動我國煤炭行業朝著更加健康、有序的方向發展。

1工程概況

某煤礦一號井東側運輸巷道在采煤掘進過程中遭遇斷層底層巖層。該區域主要巖石為含礫粉砂巖，部分區域由厚度約 10m 的粉砂巖及炭質粉砂巖構成；其他區域的巖層厚度則呈現非標準化特征，超過 10m 或不足 2m 。從物質構成及硬度角度分析，巖石具有較強的易碎性，穩固性能相對較差[1]。為有效支護斷層上方煤層和底板巖石，對采集的巖石樣本開展了物理特性測試工作，其物理性能參數如表1所示。

2在煤礦采煤掘進過程中應用支護技術難點

2.1 地層復雜性

在煤礦采煤掘進時，地層常呈現出多樣化層次結構、各異的巖石特性以及斷裂位移現象，給煤炭開采工作帶來挑戰。（1）由于地質構造使煤層與巖石層狀況復雜，加劇采煤掘進難度。在煤礦采煤掘進過程中，煤炭與巖石混雜的情況，不僅導致煤碎片的產量增加，還增加了資源的損耗，影響煤礦經濟效益。（2）由于存在多種巖石類型，礦井作業區的結構特性呈現巨大差異。采煤單位需要采取多元化的加固措施與處理方案，進一步增加項目施工的復雜性和挑戰性。（3）地層錯位與斷層影響礦井的穩定性，斷層區域通常伴隨著地質應力的異常分布、瓦斯及水分的非正常波動，導致煤層和巖石層的穩定性易于受損，嚴重時甚至可能引發安全事故。

2.2 地應力變化

煤礦采煤掘進的穩定性以及開采的安全性，很大程度上受到地下壓力強度及其分布狀況的制約。當地質條件變動，地應力波動可能導致巷道發生形變、產生裂痕乃至塌陷等危險，對采礦的安全運營構成威脅。同時，地應力的波動提高了對加固措施和機械設備設計標準的要求。相較于常規地質狀況，煤礦采煤掘進過程中地質壓力的波動更劇烈，采礦單位需要采用更為穩固且適應性強的加固方式及機械設備[2]。

2.3 地下水問題

煤礦采煤掘進過程中，地下水自然涌出是常見挑戰，對煤礦開采活動帶來諸多干擾。不僅導致巷道周邊土體松軟，水體滲人，增加巷道加固與礦井排水難度，還提升礦洞濕度，對采礦掘進環境造成不利影響。

3在煤礦采煤掘進過程中應用支護技術要點

3.1支護技術在煤礦采煤掘進過程中的應用

3.1.1 選擇恰當的掘進設備

當前，煤礦采煤掘進過程中普遍采用2種掘進設備，分別為通用型掘進機與功能綜合性能較強的掘進裝備。采煤掘進時，操作人員需要依據煤礦的具體實際情況，綜合考慮巷道的實際長度，確保設備配置的合理性。如果巷道實測長度未達 300m 可選擇常規型掘進設備；如果超過 300m ，則應選擇功能更為強大的綜合性掘進設備。在選定適用的開采設備前，需要確保相關人員全面了解各類開采機械的性能，并深入研究礦區的具體情況，做出合適的決策選擇。在操作具備多功能特性的開采機械設備時，要縮減前期準備時長，確保所選配的開采機械設備能夠切實滿足實際的開采需求[3]。在運用多功能的開采機械設備時，需要根據施工的具體要求，保障機械設備能在實際環境中充分發揮其既定的功能和效用。

具體分類和掘進機選擇如下：極薄煤層，厚度不超過 0.8m ，建議選擇爬底掘進機；薄煤層，厚度0.8～1.3m ，建議選擇騎槽式掘進機；中厚煤層，厚度 1.3～3.5m ，截高無具體要求，建議選擇大功率采煤機；厚煤層，厚度 3.5m 以上，截高無具體要求，建議選擇大采高綜采方式。

3.1.2 選擇合適的截齒

在選定合適的掘進機械設備后，采礦單位需要嚴格依據實際情況及既定規范，全面評估并熟悉所選用的截齒。截齒不僅在很大程度上決定了整體掘進的效率，同時還直接關聯到掘進質量。在確定截齒的過程中，工作人員需重點考慮抗磨損性能。

如果截齒不耐磨，難以承受長期高強度作業，不僅會增加截齒損耗率，還會提高生產成本。因此在選擇截齒時，工作人員應選擇耐磨性強和高強度的材料，確保在復雜多變的地下環境中能夠提升作業效率。然而由于煤礦采煤掘進地質條件的復雜性和多樣性，巖體硬度各異，部分巖石的硬度可能遠超掘進機械的承載能力。在此情況下，工作人員需要在現場作業中制定科學的應對策略，如針對硬度較高的巖石，需采取爆破手段處理，避免此類巖石對挖掘機械造成損壞，保證煤礦采煤掘進順利進行。

3.1.3臨時支護技術

在日常煤礦采煤掘進中，工作人員需要借助功能全面的工具設備，運用液壓技術搭建臨時支護架構，提升巷道的整體穩定性、安全性。在臨時支護前，要對所有工具系統進行全面檢查，避免在任務執行過程中出現意外，確保所有的設備和工具處于最佳狀態。這不僅能夠保障工作人員的安全，還能確保任務的順利進行。特別是對液壓鎖定裝置，能夠提供強大的鎖定力，確保設備在高壓環境下穩定運行。因此需要對液壓鎖定裝置進行特別的關注和檢查，確保整個系統的穩定運作，順利地完成任務。

3.1.4綜掘機的配套系統

煤礦采煤掘進前，需深入全面了解環境，構建完善的管理體系框架，讓綜掘機在采煤掘進過程中充分發揮其功能，最大限度提升采煤掘進效率，保障掘進過程的連續穩定與安全。其次，工作人員需要掌握綜掘機運行規律，熟悉其操作方法，通過多種途徑積極學習最新管理技能。

3.2穿越斷層錨網支護技術

3.2.1直接破頂技術

直接破頂技術是指在掘進過程中直接破碎頂板，以降低頂板高度、減少頂板壓力。在煤礦采煤掘進過程中，通過撞擊分解巷道頂部斷裂帶，同時保留結構穩固的頂板巖石，再運用錨桿與網格結構，將巖石進行牢固的固定。針對頂板巖層，如果其硬度不超過5級或存在落差且該落差不超過2cm ，則巖層較為脆弱，在施工操作中可能會引發巖石碎裂問題。煤礦采煤掘進常會遇到各種不同高度的頂板情況，為了確保施工的安全，采煤單位需采取有效的支護措施，防止頂板坍塌等安全事故的發生。因此，采煤單位在面對不同高度的頂板時，應根據具體情況選擇合適的直接破頂技術，保障施工安全，提高生產效率[4]

3.2.2后退臥底技術

在煤礦采煤掘進過程中，如果巷道出現斷層下沉問題，為最大程度地提升礦井工程安全性，支護時應采用后退臥底技術。當設備所形成的坡度未能滿足既定的坡度要求，工作人員需要預先籌劃并完成巷道底板的施工工作，有效縮減斜坡高度，靈活應用后退臥底技術，并嚴格遵守所有規范及指導原則。

3.2.3 錨桿聯合U型鋼支護

在煤礦采煤掘進中，錨桿支護是保障安全的重要舉措。常見的地質構造如斷層破碎、地層沉降等，增加了采煤掘進的安全風險，對工作人員的生命安全構成了潛在威脅。因此，采礦單位采用U型鋼支護技術能夠對潛在危險進行預先控制，營造安全的工作環境。

3.3 完善安全制度

煤礦采煤掘進流程如圖1。

（1）制定煤礦采煤掘進的時間規劃，明確各階段掘進工作量、預期完成進度及施工期限，確保煤礦采煤掘進的安全性與質量。在制定采煤掘進進度時，要全面考慮采煤過程中的實際情況，包括采掘設備的效能、地質構造狀況、煤層傾角等因素，同時還需關注支護結構的穩定性及通風條件等安全影響因素。

（2）構建煤炭開采掘進安全體系與規范，明確采煤工作面安全保障措施及支撐結構的具體要求，清晰界定各級管理人員安全職責，嚴格要求相關人員遵守安全管理規范及操作流程。

4結論

隨著我國煤炭資源開發技術的持續進步，煤礦采煤掘進中的支護技術已被廣泛應用。在實際采煤掘進工作時，工作人員需要重點把握相關技術的核心要素，全面評價機械設備的使用及技術的實施效果，并深入了解煤礦采煤掘進過程的各種特征。對于設備選型、臨時支護方案制定、截齒選用、直接頂破碎處理、錨固固定技術等關鍵環節，工作人員需要以全局協調的視角出發，確保煤礦采煤掘進的有序進行。通過優化挖掘支護技術，進一步提升煤礦采煤掘進的持續安全生產水平。

參考文獻：

[1］趙連飛，萬廣濤，孫濤.高強支護技術在采煤掘進工作中的應用[J].內蒙古煤炭經濟，2024（18）：169-171.

［2］高徽.煤礦采煤掘進工作中高強支護技術的應用[J].能源與節能，2024(8)：152-154.

[3］張有福.復雜地質條件下的煤礦采煤掘進支護技術[J].礦業裝備，2024（8)：88-90.

［4］尹鑫.復雜地質條件背景下的煤礦掘進支護技術的應用研究[J].冶金管理，2023(13)：71-73.