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探析煤炭采矿工程巷道掘进与支护技术的运用

2021-08-07 141 上传者：管理员

摘要：经济发展加大了对矿产资源的需求，煤炭资源开采越来越深。为了能继续开采埋藏在更深层次、赋存更复杂的煤炭资源，煤炭企业需要借助先进科学安全的技术。本文通过分析煤炭采矿工程巷道掘进与支护技术的状况以及影响因素，指出目前在煤炭采矿工程中巷道掘进以及支护技术存在的问题，并根据问题提出相应的解决之策。

关键词：
巷道掘进
支护技术
煤炭资源
煤炭采矿工程
矿产资源
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我国经济与科学技术的发展，对矿产资源的需求不断增加。煤炭作为重要的资源，是我国经济快速发展的主要能源之一，采矿行业在我国经济发展过程中起到了无法代替的作用。为了能开采埋藏较大的煤炭资源，需要运用先进安全的科学技术，煤矿企业需要选择安全的巷道掘进技术以及矿井内部的巷道支护技术，以此保障人员的安全以及科学合理开采矿产资源。

1、煤炭采矿工程巷道掘进与支护技术

在开采煤炭资源的整个采矿过程中，需要重点关注的是巷道掘进以及巷道支护两环节。

在开采煤矿的环节中，巷道掘进是巷道支护工作的基础与前提。在巷道掘进中大多采用的是直眼掏槽与斜眼掏槽技术相结合的方式进行作业。煤矿的巷道如果要经过软岩夹层，在这种情况下，就需要利用斜眼掏槽技术，而且一旦遇到断面较大的情况，还需要增加辅助眼等[1]。在开采煤矿的巷道掘进中，要整体将所用设备进行优化，形成一体化的掘进系统。

在巷道掘进工作结束后，就需要对煤矿周边地质条件不稳定的地段进行支护，以便更好地保护巷道。整个支护工作都是以预留煤柱为中心进行的，既要保证巷道的下区段与上区段都要有预留煤柱，也要保障以预留煤柱为中心进行通风处理以及巷道的排水工作等。同时还要采取科学合理的方法、技术来保障巷道的稳定性。要通过科学的计算，估计预留煤柱的长宽、抗压性以及其他数据，要对预留煤柱进行维护与管理。

2、煤炭采矿工程巷道掘进与支护技术的影响因素

2.1 地应力因素

在煤炭采矿过程中，地应力因素在开采进度中的影响是非常大的。地应力是地球自转产生了内应力在能量释放的过程，发生地质构造运动，这是自然环境影响，人为不可控[2]。地应力因素在巷道掘进时的影响很大，具体表现使岩石体位移、支撑物变形以及煤层压松等现象，严重的可能导致工程塌陷。因此，为了解决这些问题，保障工程顺利进行，在巷道掘进以及对巷道支护作业时，需采取科学合理的技术方法进行保护，以此克服自然环境因素的影响。

2.2 巷道围岩强度因素

在煤矿开采过程中，巷道的稳定性与围岩强度密切相关，围岩强度高，则巷道稳定性强[3]。在施工过程中，也经常遇到软岩类岩石，为了保障施工人员和工程安全，保障施工顺利进行，在工程开始之前，要在勘察并结合围岩强度分析的基础之上，采取合理的支护技术。在对围岩进行勘察中，特别注意对地应力的承载力进行分析，因为对地应力的承载能力与顶板位移的大小是息息相关的，当承载地质应力的能力强的时候，巷道支护技术就能发挥相应的支撑能力以及保护能力。总之，在巷道掘进施工过程中，有关工作人员要特别关注围岩强度带来的影响，保障围岩的强度在一定程度上是有利于提高巷道掘进的安全性以及支护的有效性，保障工程效益、提高工作效率。

2.3 巷道断面尺寸以及形状因素

巷道是井下生产的动脉，巷道的断面形状直接影响到煤炭开采的安全与经济效益[4]。在煤炭采矿的巷道掘进施工中，对巷道围岩应力的相关优化工作是必不可少的，与此同时还要进行保护支撑。否则，就会造成断面出现应力不均匀的情况。为了解决这一问题，使应力能够得到分散，在巷道掘进与支护技术中要严格控制巷道断面的尺寸以及大小。

3、煤炭采矿工程巷道掘进与支护技术运用中存在的问题

3.1 设备问题

改革开放以来，为满足更多的煤炭资源需要，对开采煤炭的技术运用方面也是一个挑战，且目前开采煤炭的难度也越来越大。既使科学技术在不断发展，煤矿掘进的支护设备也有了一定的改善，但大部分的煤矿企业还是采用的较为陈旧的掘进机或者是锚索机。运用最普遍的悬臂式掘进机，需要施工人员共同配合进行作业，因此该设备的机械化程度较低，带来的工作效率也不高。再加上锚索机和悬臂式掘进机这两种设备所采用的方式都比较传统，没有什么创新，对巷道进行测量的时候也不够精确，导致工作效率低下，既不能保障巷道支护质量，也不能满足实际运用的需要，在一定程度上也不能保障施工的安全。

3.2 材料问题

煤炭开采工程是一项对安全系数要求很高的工作，因为支护材料问题导致的安全事故在煤炭采掘中发生的频率较高。一般安全事故，像煤矿顶板塌陷等问题，造成这种事故的因素比较复杂。比如地震、泥石流等自然灾害影响，也有巷道支护材料不合格和设备老旧等问题。因为材料以及设备不合格，无法承受顶板的重量导致顶板塌陷事故发生。要保证支护技术在巷道掘进中发挥作用，需要做保障顶板的稳固，不仅要求巷道掘进的机械化程度高，还要求支护设备以及支护材料不断更新改善，做到更好的质量保障，减少因设备、材料的不合格导致顶板塌陷而带来的人员伤亡与经济损失。

3.3 技术问题

在煤炭开采技术工程中，常用的技术主要有两类：一是综合开采法，二是钻爆法。在结合煤矿当地的自然环境、围岩情况以及工作环境的基础上选择合适的开采技术。针对不同的工作环境，在开采煤炭，进行巷道掘进作业时发挥好开采技术的作用，不仅需要提高掘进的机械化水平，还要提高设备的科学性。从而减少由于这些问题带来的经济损失以及人力资源的消耗。科学的开采技术以及良好的配套设施是进行巷道掘进或者工程顺利开展的基础。工程的快速推进，还要求工程人员以及作业团队具备良好的专业知识和技术，因此，要加强工作人员的科学技术、安全意识以及采矿相关知识的培训、以此来提高整个工作团队的综合素质。

4、煤炭采矿工程巷道掘进与支护技术的运用要点

4.1 煤炭采矿工程巷道掘进技术的运用要点

(1）地质勘探工作准备。在进行煤炭采矿工程巷道掘进时，要考虑到地质结构以及自然环境对整个工程施工的影响。因此要重视地质结构的勘探工作，科学合理地利用先进勘探技术对地质结构进行仔细探测，提高勘探的效率与质量[5]。目前，我国在采矿工程的地质勘探方面所运用的技术还需要提升。煤矿企业在进行煤炭采矿工程的过程中，工程施工人员在进行作业时，要结合企业实际情况、采矿工程的实际情况以及自然环境进行采矿工程的巷道掘进与支护等。

(2）综合机械化掘进。目前，我国在已经研发了许多类型的掘进机器，同时也通过了三种实际操作的掘进技术。比如：低下煤矿综合技术掘进、半煤半岩石技术掘进、全煤岩技术掘进。这些掘进技术的运用都需要机械，目前运用最广的就是悬挂式掘进机、电钻机以及转换机，通过这些高科技的机械协作完成掘进作业[6]。悬挂式掘进机在整个煤炭采矿巷道掘进过程中发挥着不可代替的作用。因此，国家在一定程度上还大力支持研发新型的悬挂掘进机，帮助煤炭采矿行业进行巷道掘进时的开采力度，这在一定程度上提高了工作效率，在有限的时间内实现了更大的经济效益。

(3）瓦斯排放工作。在煤炭采矿工程巷道掘进时，不仅要考虑到地质勘探因素的影响，还要分析当地环境对巷道掘进的影响，特别是环境是否安全。在掘进施工过程中，产生瓦斯是毋庸置疑的。因为瓦斯是一种易燃易爆的气体，所以当巷道中瓦斯含量过高，这样的情况下是容易引发爆炸事件。总之，在巷道掘进的过程中，相关工作人员要密切关注瓦斯含量与浓度，要积极采取科学有效的方式对瓦斯进行排放，降低整个巷道中瓦斯含量。以便保障施工人员的安全。

(4）巷道掘进施工工艺。当前，针对煤炭采矿巷道掘进时所采取的施工技术主要是直眼掏槽与斜眼掏槽两种方式。但在针对当前施工工艺上的问题，进行施工作业时，要严格按照有关规章制度进行，采取多道工艺相结合的方式进行交叉作业，即可提高公共效率，又可提高施工效益以及巷道掘进的进度。

(5）通风防尘工作。在施工人员进行巷道掘进时，烟尘粉末会飘浮在空气中，甚至还有一些具有危害性的气体，比如二氧化碳与瓦斯等。因此，在巷道中对一些烟尘粉末与危害性气体的及时排放是非常重要的，关乎工作人员的人身安全以及工程安全。一般在巷道中排放危害气体的方式就是通风防尘，这就要求在巷道内部安装通风系统，要根据实际情况做出选择，是需要设备通风还是自然通风，必要的时候要借助通风机完成，以便更好地配合通风系统的完善。针对粉尘，在必要的时候，要借助除尘器进行粉尘的吸收，以此营造出好的施工环境。

4.2 煤炭采矿工程巷道支护技术的运用要点

(1）锚索支护技术。在采矿巷道掘进施工过程中，当遇到复杂的地质时，要考虑软岩的巷道支护。因为软岩类岩石容易变形，稳定性较差，再加上容易被风化，所以，当掘进施工遇到软岩的时候，要采取必要的措施保护好巷道。国际上，在巷道支护技术研究提出许多方法，但都不适用于高应力影响下的软岩巷道支护需要。在我国现阶段，有专家学者提出了锚索支护技术。锚索支护技术能够很好地解决因地应力影响而带来的软岩问题。通过这样的技术能够很好地控制围岩的状况，在一定程度上增强了围岩的坚固性与稳定性。

(2）锚杆支护技术。在煤炭开采巷道掘进施工中，软岩这一类的围岩类型在施工中比较常见。因此，为了解决因地质结构带来的自然问题，现在较多施工企业都采用了锚杆支护方式，通过这种技术来解决软岩给巷道带来的问题。通过运用锚杆支护技术，对锚杆增强应力，提升围岩的承重力，从而实现对巷道的有效保护。再加上可以依据围岩的实际情况采取相应的支护，在一定程度上降低了支护成本与掘进成本，因此被广泛运用。

(3)U型钢支护技术。在巷道掘进过程中，巷道因为会受到高应力的影响，因此很容易产生变形的问题。为了抵抗高应力对巷道造成的变形，可以通过安装金属支架来进行保护。目前，运用最广泛的就是U型钢支护技术。U型钢支护技术在巷道保护中的运用，可以保障巷道的质量与安全。U型钢支护技术的运用对金属支架的要求很高，要求其金属支架具有很强的灵活性与伸缩性，能够抵抗高应力的影响，使得围岩不变形，充分发挥支护作用。

(4）永久性支护技术。在煤矿巷道掘进过程中，为了保证煤矿周围的围岩不受到危害。不仅要在掘进时科学合理的安排挖掘距离，还要确保所选择的锚杆是否符合实际运用。在锚杆安装结束后，相关工作人员要喷洒一定程度上的标钉以及喷洒符合标准的混凝土，然后进入下一步操作工序，在所有步骤都结束后，相关工作人员要认真检查任务以及安装情况，避免在工作状态下发生塌陷。

5、结语

随着改革开放的不断推进，对矿产资源的需求也不断增加。科学技术的发展不断提升矿产领域的技术水平。为了合理地开采以及利用矿产资源，提升煤矿开采的安全以及效率，煤矿企业要选择合适的掘进技术以及支护技术，提高煤矿巷道掘进效率以及支护质量，从而推动煤矿企业的安全和科学的发展，保障工人的生命及安全。

参考文献:

[1]光立鑫.浅谈煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].当代化工研究,2020(11):106-107.

[2]宋志卫.采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].江西化工,2020(02):309-310.

[3]朱晓东.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用[J].当代化工研究,2020(06):104-105.

[4]柳春.浅析采矿工程巷道掘进技术与支护技术[J].世界有色金属,2020(04):61-62.

[5]李东.浅谈煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].石化技术,2020,27(01):163+174.

[6]王东方.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用简析[J].内蒙古石油化工,2019,45(10):98-99.

文章来源：杨龙锋.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的运用刍议[J].西部资源,2021(03):7-8+74.