煤矿采煤掘进工作中高强支护技术应用研究

王大帅 　张威　吴晨鹏　刘栋林

摘要：作为世界第一煤矿开采大国，我国将近90%的煤炭开采作业都是在井下展开的，基于这一现实情况，如何进行深层矿井掘进支护的重要性就不言而喻了。一旦支护工作不到位，那么煤矿开采作业的安全性就难以得到保障，尤其是在地质环境复杂的矿区。因此有效的高强支护技术对煤矿开采作业的安全性与质量的保障具有十分重要的作用。所以，论文对高强支护技术在煤矿开采掘进作业中的应用情况展开了研究，旨在为业界人士提供一定的参考。

Abstract： As the largest coal mining country in the world， almost 90% of China's coal mining operations are carried out underground. Based on this reality， the importance of how to support deep mine tunneling is self-evident. Once the support work is not in place， the safety of coal mining operations cannot be guaranteed， especially in mining areas with complex geological environments. Therefore， effective high-strength support technology plays an important role in the safety and quality assurance of coal mining operations. Therefore， the paper carried out research on the application of high-strength support technology in coal mining excavation operations in order to provide certain reference for the industry.

關键词：煤矿采煤掘进工作；高强支护技术；应用；研究

Key words： coal mining and excavation work；high-strength support technology；application；research

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）25-0253-02

0 引言

国内煤矿开采深井作业活动越来越多，为了保证深井开采作业的安全性，高强支护技术应用而生，并在行业内获得了越来越多的认可。尤其是在我国地质环境相对较为复杂的一些矿区，因为岩层结构不稳定，所以开采作业特别依赖高强支护技术的应用。论文首先对高强支护技术的主要优点以及具体应用进行了论述，接着分析了该种技术措施应用中出现的主要问题，然后论文对这一技术措施的创新应用进行了探讨，具体内容如下。

1 高强支护技术的优势

我国一直是煤矿开采的第一大国，同时也是煤炭能源需求的大国，经济的发展离不开煤炭开采活动。随着开采量的加大，煤炭开采作业越来越深井化，开采作业的难度也在不断升级。为了满足煤炭开采作业的需求，新的开采技术应用而生并得到了广泛应用，高强支护技术的产生和应用正好符合我国地质环境较为复杂地区的煤矿开采作业。[1]在煤矿开采作业中，高强支护技术该技术在保证开采活动的稳定性与安全性方面具有无法比拟的优势，具体有如下几个：

①随着矿井深度的加大，开采作业的难度系数与危险系数也会增大，借助高强支护技术可以实现矿井内岩层与巷壁的加固与稳定，提高岩层的承重力，使矿井巷道更加稳固，增强采煤作业的可靠性与安全性[2]；②通过综合比较，高强支护技术的性价比较高，成本耗费少，环境影响小，可实施性强；③在具体的应用中，该种支护措施所需的材料易于携带运输、重量小，简单易组装，可以大大简化操作人员的额任务量；④在高强支护技术下，矿井巷道维护工作的难度会大大降低，而且服役期限也可以延长，对于煤矿企业的发展来说，既能提高安全性，保证质量，又能减少消耗，实现经济效益的最大化。所以说高强支护技术应该得到广泛推广应用。

2 煤矿采煤掘进工作中高强支护技术的应用

深层矿井开采活动的安全有序开展离不开高强支护技术措施的应用。煤矿开采作业要根据矿井的实际情况来实施高强支护措施，以提高整个矿井巷道的预应力，防止岩层井壁出现坍塌或者裂缝。高强支护技术以悬吊原理为理论基础，通过明确锚杆直径、长度后，可提高其承载力、锚固力，提升锚杆稳定性。对该项技术措施的应用，要注意间排距与应力传递，垂向应力等细节问题，才能最大限度地达到支护效果。

随着矿井巷道的不断延长，顶部岩层、巷壁的承重也在不断增加，一旦超过负载力，就会出现矿井岩层塌陷或者矿井壁裂缝等问题，会对开采作业人员造成严重的生命财产威胁。另外，在一些地质条件比较复杂的矿区，由于煤层较软、地质较软的原因，开采掘进作业无法朝着固定的方向进行，而通过高强支护措施可以很好地解决这个问题，起到固化软土地区巷道稳定性的作用。通过高强支护技术的应用，可以大大增强岩壁的牢固性，防止岩壁出现裂缝或者变形等问题[3]。

随着煤炭需求量的增多，矿井的深度也在不断增加，相应的地质条件也会月来了越复杂，开采作业的危险系数与难度也会不断加大。我国煤矿开采作业工作者对深层地质结构变动规律的认识并没有发达国家全面，同时相关防控技术措施也相对较为落后。所以在深层矿井采掘过程中，采煤人员对地层变动规律的了解程度并不深，同发达国家相较，中国煤矿采煤技术还处于比较落后的局面。在煤矿开采作业中，为了让高强支护措施发挥出应有的效果，就要加强对地质变动信息数据的动态监测，及时掌握地质变化状况，以便在第一时间作出反应，减少风险事故的发生几率。

在煤矿开采行业不断发展的过程中，经过越来越多的开采作业实践，我国在高强支护技术措施的应用也积累了一定的经验基础，通过与多种先进技术的结合使用，使得煤炭开采作业安全性得到了很大的提高。但是，因为我国煤矿地质环境复杂，再加上其它因素的影响，在高强支护技术措施的应用方面仍然存在一些问题需要注意。

3 高强支护技术应用过程中存在的问题

在实际煤矿开采掘进作业中，高强支护技术措施也会出现一些问题，比如在初期的支护准备中，有可能会发生岩体滑动或者裂缝问题，要是支护措施的预应力大于超过当前应力，就能防止岩体出现变形或裂缝，对重压下的围岩起到稳固作用，从而提高开采掘进作业的安全性。要是高强支护措施下预应力小于當前应力，就会导致危险事故的发生。应为该技术措施的实施具有一定的隐蔽性，所以即便施工参数值可以确定，也无法预测开采过程中会出现什么样的意外，随着煤炭开采作业的进行，岩体受压力会越来越大，开采掘进的难度系数与危险系数也会升高。如果没有高强支护技术措施就会导致矿井坍塌，岩层顶板垮落等事故发生。

我国水文地理环境复杂，煤矿开采掘进作业过程会遇到多种恶劣环境，例如大倾角巷道高帮、沿空巷道、应力巷道等。在这种地理条件下，开采作业的难度是无法想象的。有的情况下，即便是高强支护技术措施也无法改变开采的难度。由于地质条件复杂，所以很容易出现巷道顶部形变、裂缝、坍塌事故，尤其是在初期开采作业中中已经出现了严重的变形的时候，开采风险会更大。

在使用高强支护技术措施前，要有专业的人员设计技术措施的实施方案，以规划方案为依据，对该技术措施的实施情况进行监督管理，确保支护效果的得以实现[4]。在技术措施的实施过程中，要注意锚梁的安装，以进一步增强高强支护的稳固性，即使矿井巷道墙体很高，锚梁承压力很大的情况下，也能保证开采掘进作业的有序、安全进行，从而保证采煤作业顺利进行。但是在实际的采煤掘进活动中，因为具体开采流程的不确定性，所以开采作业的安全可靠性也会受到很大的影响。

4 煤矿采煤掘进工作中高强支护技术的创新应用

通过上文分析轮速可以看到，在高强支护技术的应用中仍然存在一些问题，为此，必须要进行高强支护技术措施应用的优化与创新，具体可以从以下几个方面来努力：

①巷道的主动支护。深层矿井高强支护措施实施的同时，要借助矿井巷道围岩的承压力，增强岩体的预应力，提高矿井巷道自主支护的能力，使得该项技术措施的安全性与稳定性得以提高。

②施工前考察现场的具体情况。在施工前，应该做好地质条件与环境的勘察工作。明确煤矿开采条件，综合评估施工难度，考察内容包括地貌地形、地质条件、温度等，并结合所学知识，计算各项参数，选取最可靠、最合理的支护方法，确保采煤作业有序进行。

③高强支护联合应用。在煤矿开采掘进的过程中，根据矿井的实际情况和开采作业的需求可以将其它支护措施与高强支护技术联合起来，有利于提高巷道稳固性，确保采煤作业人员的生命安全。

5 结语

煤矿开采掘进作业中，通过高强支护技术措施的使用，使得开采工作的稳定性与安全性得到了更好的保障。该技术措施的实施不仅获得了业界的认可，大大降低了开采作业的难度，尤其是地质条件复杂地区的煤矿开采作业，提高了开采作业的安全性，而且有利于煤矿企业经济效益最大化目标的实现，应该广泛推广应用。

参考文献：

[1]孙长城.煤矿采掘中的高强支护技术研究[J].山东工业技术，2017（16）：70.

[2]杨超.煤矿采掘中的高强支护技术[J].能源与节能，2016（10）：138-139.

[3]武杰.探究高强支护技术在煤矿采煤掘进工作中的应用[J].煤矿现代化，2015（06）.

[4]史文涛.浅析高强支护在采煤掘进过程中的技术应用[J].黑龙江科技信息，2016（20）.

[5]乔卫国，孟庆彬，林登阁，门燕青，魏烈昌.深部软岩巷道锚注联合支护技术研究[J].西安科技大学学报，2011（01）.

[6]李伟，程久龙.深井煤巷高强高预紧力锚杆支护技术的研究与应用[J].煤炭工程，2010（01）.