煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用

郑建峰

(阳城县集团实业有有限公司，山西 晋城 048100)

煤炭采矿工程中巷道掘进及支护技术的科学应用，能够加快开采进程，维护开采过程中的安全性，减少事故的发生，为煤炭行业发展提供动力。但巷道掘进与支护技术的应用还存在一些不足，希望下文的论述能够解决这些问题，提高开采水平，减少煤炭资源的浪费。

1 煤炭采矿工程巷道掘进与支护概述

煤炭采矿工程建设中，务必高度重视巷道掘进及支护施工。巷道掘进是巷道支护的重要基础。煤矿开采中，直眼掏槽和斜眼掏槽有机结合是掘进施工中的主要方式。通常，若煤矿巷道经过软岩夹层后，则需合理利用斜眼掏槽技术。如在掘进时炮眼断面较大，可设置辅助眼。巷道掘进施工中应科学选择机械设备，做到优化组合，建立科学的一体化流水式掘进系统。同时，实现掘进施工设备与煤矿回采设备的有机结合，有效提高煤矿开采的效率[1]。

巷道掘进结束后，需做好支护工作，支护要以预留煤柱为核心，且在巷道的上、下区段分别预留煤柱，以此减轻回风巷的支撑压力。其次，高度重视通风及排水处理。在处理采煤巷道的过程中，注重巷道施工的安全性与稳定性。巷道支护前，要结合施工数据计算预留煤柱的宽度，高度重视预留煤柱的管理工作。

2 采矿工程巷道掘进技术的应用要点

2.1 掘进技术

在煤炭采矿巷道掘进作业中，较常使用的掘进技术以机械化掘进和大断面连续型掘进这两种为主，两种方式在落实过程中，均需做好前期勘察作业，确保选择的掘进技术与实际情况相符。同时，不同掘进技术在开采作业中，关注的重点内容也各不相同。机械化掘进技术需要对供电系统和运输线路实行科学规划，保证机械设备有充足的电力支撑，在掘进作业中不会因偏差的产生而威胁巷道安全性。大断面连续型掘进则要对间断性处理手段加以管控，结合现场情况，合理规划掘进开采方案，以优化开采工作效率，避免危险的发生。大断面连续型掘进，如图1所示。

图1 大断面连续型掘进

2.2 地质勘察

煤炭开采工程巷道掘进作业开展前，为提高开采效率，需要在作业开展前，做好现场地质勘察工作，准确了解开采现场地质构造及环境条件，以推动掘进工作的有序进行。不过依照现有的勘察技术，我国还需进一步改善技术水平，增强勘察的精确性。在地质勘察中可应用三维技术，对地层变化特征予以全面了解和掌握，同时结合这些数据分析地震灾害出现的可能，做好前期预防和控制，合理规划开采区域，确保钻孔的安全性[2]。

2.3 瓦斯排放

在巷道掘进施工中，瓦斯爆炸带来的损失是无法估计的，为保障巷道掘进的安全性，做好瓦斯排放及开采面的安全把控尤为重要。在巷道掘进施工前，工作人员需要对掘进工作面开展事先排查，检查巷道内瓦斯浓度，并设置实时监测设备，准确监控瓦斯浓度变化，避免危险事故的发生。其次，在指定位置做好瓦斯排查工作，一旦发现泄漏问题，要立即采取有效措施，避免爆炸事故的发生。在瓦斯排放上应合理设置通风装置，保证巷道掘进面的空气流通，以防瓦斯过量堆积。

2.4 巷道防尘通风

巷道掘进施工中粉尘产生及过量堆积会降低巷道内的空气质量，并随着粉尘数量的增多，对人体呼吸系统及内部机能造成损害。所以在巷道掘进中，要做好防尘通风处理，降低粉尘量，以优化巷道掘进面的工作质量。巷道开采面中，通风装置可借助机械设备和自然通风两种方式实现，在具体规划中要对通风位置予以准确定位，以达到巷道通风要求。内部气压和所需风量需满足道路建设的要求，通风机必须与辅助系统一起使用，以清除大量灰尘和有害气体。对于灰尘，相关人员可以使用真空吸尘器吸收灰尘并减少空气中的灰尘量。另外，工作人员还需要注意隧道的温度和湿度[3]。

3 采矿工程巷道支护技术的应用要点

3.1 预留煤柱

预留煤柱支护技术作为传统支护技术的一种，是在上下区分别预留原有煤柱来降低支撑压力的一种方式，该技术的应用条件为：上区段为运输平巷，下区段为回风平巷，这样才能加强巷道上下结构的稳定性，改善巷道内通风和排水效果，提高巷道作业质量。不过该技术在实际应用中会消耗较大的资金成本，且要保证支撑压力不会直接传递到巷道底部，否则很容易威胁到整个区域的安全性。值得注意的是，在采用预留煤柱支护技术时，还需要对预留煤柱宽度、预留煤柱所在位置加以科学管控，以发挥其实际效用。

3.2 可伸缩支架

可伸缩支架支护方式在应用中，会根据承载负荷能力分为两种类型，即极限承载负荷和实际承载负荷。承载负荷能力的确定应按照支架伸缩能力进行合理划分，以满足不同类型巷道的支护要求，推动开采工作的顺利开展。通过对两种可伸缩支架支护方式的分析可知，实际承载负荷应用重点在连接件和伸缩支架刚度的管控上，极限承载负荷应用重点是巷道塑性变形能力的把控上。正常情况下，可缩性支架的实际承载能力应该小于极限承载能力，当可缩性支架的极限承载能力与实际承载能力之间的差值最小时，表明可缩性支架已达到最佳状态。

3.3 锚杆锚索支护

锚杆、锚索支护是目前煤炭开采工程中较常使用的一种支护方式，在增强围岩结构稳定性上有着显著效果。锚杆支护在最开始应用中，主要是预防破损岩体掉落，避免围岩结构扩容的主要措施，但随着岩层变动频率的增加，岩体结构变化加剧，锚杆支护需要深入到岩层深处，通过与稳定岩层的有效衔接构建完整的支护结构，维护岩体安全性，防止岩块掉落等危险事故的发生。锚索支护是锚杆支护的一种辅助方式，可将围岩和锚杆的次生层予以有效连接，从而增大结构承载力，加强结构的整体性和稳固性，保证巷道质量[4]。

3.4 型钢支护

煤炭开采工程中选用的型钢支护，以工字钢和U型钢为主，重点针对椭圆形、圆形、半圆形巷道开展支护工作，能够针对户型巷道给予良好的支撑和保护，防止复杂地形产生掘进工作面偏移的情况，维护巷道稳定性。型钢支护的优势在于，借助型钢自身较强的抗拉、抗压及抗剪能力，提高巷道内横纵向截面的承载能力，降低掘进阻力，减少因地形变化带来的危险。此外，矿压支护型钢的断面结构参数还会受到抗弯截面模量的影响。所以，煤矿巷道在选用矿用支护型钢进行支护时，应该合理选择支护型钢的几何形状，控制抗弯截面模量。

4 优化煤炭采矿工程巷道掘进与支护技术的方法

4.1 科学选择掘进设备，维持掘进作业的稳定性

煤炭开采中巷道掘进需要选择稳定性较强的掘进设备，以保障开采工作的有效落实，降低不良环境对掘进作业带来的影响。工作人员需要根据巷道具体情况及施工方案，对掘进设备实行科学分析和控制，以保证连续作业质量，克服恶劣环境的影响，增大掘进作业的安全系数。随着国产化进程的推进与设备引入机制的设定，国内巷道掘进技术有了很大的发展，并且形成了良好的掘进工艺与发展模式。在恰当的部位使用镶嵌式组合，借助模块结合的形式，帮助设备做好维修拆卸，这样才能确保设备的稳定性。

4.2 落实机电一体化

落实机电一体化管理方案，可实现对掘进设备的动态化管控，准确判断设备运行情况，及时了解存在的故障问题并加以解决，从而完善掘进工作质量。利用现代测控技术完成掘进设备的科学评估与远程监控，以完善电机供电质量，调整运行效率。

4.3 支护管理

为保证巷道掘进工作的安全性，应做好支护结构的科学设置，以改善结构支撑效果。比如加强支护网刚度，做好薄弱环节锚梁支护处理；有效控制螺母精准性，按照锚杆要求选择配套螺母，以优化支护结构的抵抗性能，规避因应力变化带来的危险；做好掘进过程的动态化监督和管控，及时了解巷道支撑效果，并对问题区域展开科学处理，维护结构的整体性和安全性；做好巷道支护材料质量检查和验收，有特殊要求的材料应接受抽样检测，确定质量合格后，方能应用在实际作业中；支护作业需严格按照规范要求展开操作，注重各环节管控，以强化支护效果[5]。

5 结语

总之，在煤炭开采工程中合理选用巷道掘进和支护技术，科学规划施工方案，对于开采作业的安全推进有着重要意义。相关人员应从选择掘进设备、支护管理、落实机电一体化等多方面出发，加强采矿工程施工规范性，提高煤炭开采质量，从而减少损失的形成。