煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用.pdf

128/矿业装备 MINING EQUIPMENT管 理0 引言在不断更新的科学技术的支撑下，我国采矿技术不断成熟优化，如今煤炭采矿工程逐渐向更深层矿产资源开采，因此巷道掘进的重要性越来越突出。为了成功安全的应用巷道掘进方式对矿山进行开采，需要重视支护技术的有效应用，发挥其安全防护重要作用，可以满足煤炭采矿工程的安全要求1。巷道掘进和支护技术的应用属于煤炭采矿工程的重要工作内容，考虑到巷道掘进工程系统具有较高的复杂度，在掘进时会面对巷道空间和岩层相脱节的情况，必须要应用适宜的支护技术，以此来支护和加固巷道。因此，为了实现支护技术重要价值的全面发挥，保障巷道掘进的顺利进行，应当对巷道掘进和支护技术的应用进行深入研究。1 影响巷道掘进的主要因素煤炭采矿工程巷道掘进主要是应用有计划的掘进作业完成相对稳定的巷道空间的构建，为人员进出、煤矿开采和运输提供便利。在煤炭开采的持续推进下，已经基本完表层煤炭矿资源的开采，并且逐渐向着更深层次的煤炭矿资源进行开采作业，巷道掘进相关技术也得到了广泛应用。但是，巷道掘进的复杂性较高，会牵扯到较多的工序，并且会受到诸多因素的影响，主要包括围岩强度、地质环境以及地应力等2。1.1 围岩强度的影响巷道掘进的安全性会受到围岩强度的影响，所处的围岩环境具有较高稳定性的情况下，可以更加安全的开展巷道掘进工作，有效避免各方面因素对作业安全的威胁。因此，在正式开展巷道掘进作业之前，必须要对围岩各方面情况进行细致的勘察，以此为基础完成巷道掘进方案的制定。面对围岩强度较弱的作业条件，继续掘进会增大塌方事故发生几率，导致巷道堵塞，严重威胁作业人员的人身安全。巷道掘进工作开展之前，还应当进一步明确目标区域地质应力荷载能力，确保其具备足够的支撑能力，应用锚固技术提升强度不足围岩的强度，为巷道掘进稳定性提供技术保障。1.2 地质环境因素的影响煤炭采矿工程巷道掘进还会受到地质环境因素的明显影响，在开采过程极易遇到岩体变硬、地下水以及断层等不良地质条件。在这种情况下，巷道掘进和支护工作会变得更加棘手，需要应对水患以及瓦斯泄漏等问题，不仅严重拖慢掘进作业，还会威胁整体工程安全，需要提前全面分析地质环境，针对地质条件比较复杂的区域制定更具科学性的掘进方案。1.3 内应力效应的影响地质活动过程会产生相应的内应力效应，矿山内部的压力会导致煤炭采矿工程地应力，进一步诱发岩体位煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用王斌（山西焦煤霍州煤电有限责任公司辛置煤矿，山西霍州 031400）摘要：煤矿属于一种重要的能源，但大多需要深入地下进行开采。在煤炭开采过程，巷道掘进属于关键步骤，掘进过程存在较高的危险性，可以应用支护技术进行改善。根据以往巷道掘进施工的经验，分析采煤工程巷道影响掘进的主要因素，掌握掘进生产要点，有效应用支护技术，以期可顺利推进相关工程的有效进行。关键词：煤炭采矿工程；巷道掘进；支护技术2023.7 矿业装备/129移和煤层压松等问题，严重情况下还会引起矿山坍塌事故。巷道持续掘进时，会渐渐采空其内部，此时地应力的影响变得越来越大，因此，需要重视作业面保护及支撑，尤其需要妥善处理采空区域，有效提升巷道掘进安全性。2 煤炭采矿工程巷道掘进要点2.1 重视地质勘查煤炭采矿工程中，巷道掘进扮演着重要角色，保证巷道的稳定性，主要是为了下一步煤矿顺利开采及运输奠定良好基础。为了降低地质环境因素对巷道掘进效率及安全性的负面影响，应当重视地质勘查工作的全面开展，主要需要对煤炭矿藏区域具体的地质构造情况以及实际分布情况进行明确，以便后续有序开展巷道掘进作业3。在应用勘查技术时，应当因地制宜，不仅要实现勘查目标，还需要保障整体勘查效率，以免延误正式施工。实际开展地质勘查工作时，为了更加高效和准确的探明地质构造，应当积极应用三维地震综合勘探技术等先进技术，运用准确的地质构造数据支撑后续巷道掘进以及支护作业。2.2 重视通风防尘煤炭采矿工程巷道掘进过程同样需要重视通风防尘这一基础工作，这也是巷道作业的重要前提。在进行巷道掘进时，不同方面的作业活动都会对环境产生一定的影响，巷道空气中逐渐聚集浓度越来越高的灰尘粉末，瓦斯等具有较强危险性的有毒气体，若不尽快排出的话，将会威胁到作业人员的人身安全，进而对工程安全产生威胁。在巷道掘进时，应当合理应用自然通风系统以及设备通风系统。在对设备通风系统进行安装时，为了最大化发挥设备功能，应当全方位考虑巷道的风量和风压等参数，以此为依据确定设备数量及安装位置，尽量全部排出巷道中的有害气体及灰尘，净化巷道空气环境，以此来保障巷道掘进的顺利进行。2.3 重视控制瓦斯排放巷道作业不仅要注重效率的提升，还应当重视掘进过程的安全问题。瓦斯属于一种具有较高危险性的易燃易爆气体，在矿井环境中普遍存在，巷道掘进过程同样会遭遇瓦斯气体，因此需要重视监测和排放瓦斯4。相关工作人员应当注重自身安全意识的提升，确切落实瓦斯监测和排放工作，可以将瓦斯浓度监测仪器设置在巷道内，以便实时监测瓦斯浓度变化，及时采取对应的处理措施。另外，还需要确保通风系统保持良好的运转状态，以便及时排出巷道内部瓦斯气体。2.4 重视选择掘进技术及设备煤炭采矿工程巷道掘进过程会应用到较多类型的技术，不同技术类型对于使用条件及范围各有要求，在实际的巷道掘进作业选择掘进技术时，需要考虑岩层硬度等因素。不同掘进施工技术的工序及工艺同样存在明显差异，可以结合前期勘探结果，对岩层信息进行明确，然后以此为依据应用对应的掘进技术，开展掘进作业。例如：对于岩层硬度过大的情况，可以应用钻眼爆破的方式顺利掘进；针对岩层硬度比较小的情况，则应当进行良好的支护，提升岩层承载力，对塌方问题进行防治。值得注意的是，如果进行爆破操作，应当合理、科学的控制爆破的炸药用量和爆破时间。在选择掘进设备时，同样需要具有较高的科学性，需要结合巷道实际情况确定设备类型，例如可以应用镶嵌式组合，以便维修拆卸设备，有利于设备稳定性的提升，巷道掘进和支护常用设备如表 1 所示。3 支护技术的有效应用3.1 预制钢筋混凝土支架技术的应用利用提前制作完成的钢筋混凝土构件装配至巷道当中，形成支架发挥支护作用便属于预制钢筋混凝土支架技术。这一支护技术因具有高强度以及强承载能力等优势，而得到广泛应用。一般情况下，单个支架的荷载可以达到 200t，在应用这一支护技术时基本不会产生变形等问题。不过，在应用预制钢筋混凝土支架技术时，会遇到自重大、伸缩性差等问题，可以针对这些问题进行进一步的改善。矿山巷道支护最常用的便是吊环型前探梁，可以利表1 巷道掘进常用设备序号设备名称设备型号设备功率/kW1排水泵FWQB50/252除尘风机KCS-225ZZ113局部通风机FBD-No5.62114掘进机EBZ132 悬臂式1985气动锚杆钻机MQT-1306手持式气动钻机ZQS-50/3007锚杆拉力计YML-108锚索张拉器IMSZ-150130/矿业装备 MINING EQUIPMENT管 理用前期临时支护措施提供协助，依据设计好的长度及间距平行布置三根吊挂前探支架，确保所有的支架都可以固定和匹配吊环，以此来形成完整的支架支护系统，施工中最少设置两个固定点，且要求严格落实相关加固措施。3.2 锚杆支护技术的应用巷道掘进过程经常性会遇到软岩，会严重影响巷道稳定性。进行软岩巷道支护时，应当注重选择具有高防护效果的支护方式。锚杆支护属于锚杆支架支护的简称，这一支护方式具有较高的强度。在实际应用锚杆支护技术的过程，主要是在预先设置好的钻孔中打入锚杆，随着杆身应力持续增加实现围岩承载能力的进一步增强，在这一过程需要固定处理锚杆端头和全锚，实现围岩和稳定岩体的结合，发挥支护作用。锚杆支护技术不仅施工方便，还具有突出的灵活性，以围岩实际变形情况为依据，有效调整支护强度，可以达到节约支护成本的效果。但是，锚杆支护技术难以封闭围岩，难以对围岩风化及岩石剥落等问题有效预防，严重限制了锚杆支护技术的应用，但是可以根据安全需求，灵活应用被动支护和主动支护作用。3.3 全螺纹锚杆支护技术的应用在巷道掘进过程也会经常用到全螺纹锚杆支护技术，二次螺纹加工属于其与普通锚杆技术的最大区别，因此全螺纹锚杆的杆身具有较强的均匀性，还可以保持强度的一致性，可对巷道支护当中侧应力过大导致的断裂问题，进行最大限度的防范。全螺纹锚杆支护技术不仅具有较强的支护稳定性，还具有突出的适应性，对于不同的巷道作业环境的支护要求都可以很好的满足。除此之外，应用全螺纹锚杆支护技术不需要投入较高的成本。3.4 混凝土支护技术的应用在应用混凝土支护技术的过程，一般都会用到高压喷射设备，在巷道围岩表面喷射混凝土，可以实现围岩稳定性的增强，以此来发挥支护作用。一般情况下，为了对锚杆支护技术进一步优化，尤其是补足这一技术的不足之处，可以联合使用混凝土支护技术和锚杆支护技术，促进支护效果的进一步增强。另外，两种支护技术的融合，可以对缝隙以及分割岩体进行更好的连接，同时全面预防岩体侧滑等问题的发生，全方位提升围岩的稳固性。在将混凝土喷至围岩的过程，需要充分分析巷道布置情况，然后筛选最佳设备完成喷射作业。规范的施工步骤属于混凝土支护的重要内容，在实际掘进时应当注重临时锚杆的设计，在这一前提下再进行混凝土喷射操作，之后再进行锚杆设置实现巷道支护效果的进一步优化。为了进一步提升混凝土支护效果，还应当重视金属网强度的有效优化。3.5 U 型钢支架技术的应用U 型钢支架技术在被动支护技术当中扮演着重要角色，这一技术之所以具有较高的支护效果，主要是因为U 型钢本身具有较高的抗压强度和韧性，以此来对巷道高应力挤压作用进行分散，最大限度的避免和控制巷道变形问题。U 型钢架在壁后被密实填充之后，受力均匀性得以进一步优化，此时 U 型钢良好的力学性能进一步发挥，充分体现此技术的可靠的制程能力，即便在松软的矿层巷道中，这一技术的支护效果依旧十分可观。不过，U 型钢支架技术的被动性较为突出，会严重限制支护作用的发挥。在巷道掘进过程实际应用 U 型钢支架技术时，应当选择对应型号的 U 型钢，同时需要科学确定棚距和结构形式，在实际作业时确保严格依据相关标准完成作业。4 结束语煤炭采矿工程应当结合实际工况，选择合适的巷道掘进及支护技术，还需要注重施工方案的科学规划，实现开采作业效率的提升，同时保障整个施工的安全性，以此来对深层次煤矿资源进行开采。在巷道掘进过程中，应当从地质勘查、通风防尘、控制瓦斯排放以及选择掘进技术及设备入手，控制掘进质量，有效应用预制钢筋混凝土支架技术、锚杆支护技术、全螺纹锚杆支护技术、混凝土支护技术、U 型钢支架技术等支护技术。参考文献1 宫晓亮.采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析 J.中国金属通报,2022(6):213-215.2 郭志林.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用 J.矿业装备,2022(2):66-67.3 武润生.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用探析J.矿业装备,2022(2):166-167.4 王强.采矿工程巷道掘进和支护技术的应用 J.世界有色金属,2022(7):49-51.