煤矿巷道掘进和支护技术的应用.pdf

煤炭新视界CHINA COAL VISION煤 矿 采 掘0引言在煤矿生产建设过程中，巷道掘进和支护技术发挥着关键作用。巷道掘进技术的应用能够确保矿井生产建设的正常运行，为煤矿生产建设奠定基础，巷道支护技术则能保障巷道的稳定性，为煤矿生产建设提供安全保障。合理优化、创新巷道掘进和支护技术，可使煤炭资源的开采更加安全、高效。1煤矿巷道掘进和支护技术的应用价值1.1 煤矿巷道掘进技术的应用价值首先，巷道掘进技术的应用可以实现煤矿资源的高效开采。通过科学合理的巷道设计和高效的掘进方法，可以实现高效率的煤炭开采，提高资源利用率，减少浪费。巷道的掘进布局是矿井开采设计的重要组成部分，对矿山的采掘、通风、排水、输送等方面的正常运行有重要作用1。其次，高效的巷道掘进技术可以减少工作人员的劳动强度，提高工作效率。采用现代化的机械掘进技术，可以减轻工作人员的劳动强度。同时，机械掘进比传统的人工掘进效率更高，生产成本更低。最后，巷道掘进技术的应用可以保障煤矿安全生产。在巷道掘进过程中，需要进行各种安全检查和落实安全措施，以防止煤矿瓦斯积聚、巷道围岩塌陷等潜在的安全风险。科学的巷道掘进技术结合合理的通风系统设计，可以有效控制矿井内部的温度和湿度，提高工作环境的舒适度，降低事故风险。1.2 煤矿巷道支护技术的应用价值巷道支护技术在煤炭采矿工程中有极高的应用价值，应用巷道支护技术目的是维护地下矿山的稳定性，防止巷道塌陷和地面沉降，保障矿工的安全2。首先，巷道支护技术能够稳定地质结构，确保矿山的稳定性。支护系统通过对岩体进行力学强化，防止巷道围岩片帮冒顶，保障煤炭开采的持续性和工作人员的安全。针对不同的地质条件和开采环境，采用的支护方法也会有所不同，如锚固技术、喷射混凝土技术、钢拱架技术等。其 次，巷 道 支 护 技 术 可 以 确 保 矿 山 环 境 的 稳 定性，减少对生态的影响。地下开采过程中，地表可能出现沉降、裂缝等现象，这不仅影响矿山的安全，也会对地表环境造成负面影响。而使用科学的支护技术可以有效减少此类影响，保护地表生态。此外，巷道支护技术在事故应急和救援中也发挥着重要作用。如果遇到瓦斯爆炸等突发情况，稳固的支护结构可以为救援工作争取宝贵时间，避免巷道进一步塌陷，保证救援通道的畅通。最后，巷道支护技术对煤炭资源的可持续性开采有积极影响。合理、稳固的支护系统可以提升煤矿资源的回采率，降低煤矿的废弃率，使资源利用达到最优化，这符合可持续发展理念。2煤矿巷道掘进技术应用分析2.1 掘进技术巷 道 掘 进 技 术 大 致 分 为 两 大 类：钻 爆 法 和 机 械法。其中，钻爆法是最传统的巷道掘进方法，至今仍广泛应用，它通过钻孔和爆破，将煤岩破碎，然后再进行清理和支护。这种方法设备简单，但效率较低,存在安全风险，如爆炸产生的振动可能导致巷道围岩片帮冒顶或者瓦斯积聚等。相比之下，机械法更为现代化，更为高效。例如，旋挖钻机、隧道掘进机（TBM）等设备可以连续不断地进行掘进，提高作业效率。同时，这些设备普遍配自动化和智能化的功能，如导向系统、监测系统等，可以实时监控工况，自动调整参数，保证工作的精度和稳定性。无论采用哪种方法，巷道掘进都需要严格遵守设煤矿巷道掘进和支护技术的应用王强强，王泽涛（山东方大工程有限责任公司，山东 淄博 255199）摘 要：从巷道掘进和支护技术的应用价值入手，对巷道掘进技术、巷道支护技术的应用路径进行分析，以期提高开采效率，降低矿井崩塌风险，降低对环境的破坏，实现绿色开采。关键词：煤炭采矿工程；掘进技术；支护技术中图分类号：TD82文献标识码：A106CHINA COAL VISION煤炭新视界煤 矿 采 掘计规划，保证巷道的方向、坡度、大小等参数符合设计要求。同时，对巷道进行及时和有效的支护，防止巷道片帮冒顶等事故的发生。此外，需要注意安全问题，如瓦斯检测、通风排水、尘埃控制等，以保证工人的安全。2.2 地质勘查技术地质勘查技术在煤矿巷道掘进中扮演着至关重要的角色。在具体的掘进作业中，对地质条件的深入了解和准确把握，可以显著提升工作效率，降低安全风险，从而确保工程顺利推进。地质勘查技术是工作人员解读地质条件、预测地质变化的重要工具。地质勘查技术大致可以分为地面勘查和地下勘查两大类。地面勘查主要通过遥感、地球物理勘探、地质测量等方法，对地表以及地表以下的地质情况进行调查。例如，通过遥感技术，工作人员可以获取地表的地形地貌、植被覆盖、地质灾害等信息；通过地球物理勘探，工作人员可以了解地下的岩层分布、地壳构造、矿产资源等信息。相比之下，地下勘查则更为直接，也更为精确3。地下勘查主要通过钻探、巷道探进、岩心分析等方法，对地下的地质条件进行调查。例如，通过钻探，工作人员可以获取地下岩层的实物样品，了解岩石的类型、结构、物理化学性质等；通过巷道探进，工作人员可以实地观察岩层的分布、倾斜、破裂、含水等情况；通过岩心分析，工作人员可以了解岩石的微观结构、矿物组成、微生物活动等信息。地质勘查是一个连续的过程，而不是一次性的任务。在掘进过程中，地质条件可能发生变化，因此需要持续进行地质勘查，及时更新地质信息。同时，地质勘查也需要配合其他工作，如设计规划、设备选择、工作参数调整等，以最大化地发挥其作用。2.3 巷道防尘通风技术煤矿巷道防尘通风技术是保证工作环境舒适、安全的重要措施。无论是在巷道掘进过程中的机械操作，还是煤炭采掘过程中的爆破，都会产生大量的粉尘，如若粉尘得不到有效控制，会对工作人员的健康造成严重影响。同时，随着深度增加，地下的温度和湿度也会随之上升，这将对人员的生理舒适度和工作效率产生影响。因此，巷道防尘和通风技术在煤炭采矿工程中尤为重要。防尘技术主要包括源头控制、中途清理和末端收集三个环节。源头控制是防尘工作的第一步，也是最为重要的一步。例如，工作人员可以通过优化工艺参数，如减小切削速度、增大切削深度等，来减少粉尘的产生。此外，工作人员还可以通过使用封闭式设备、安装粉尘抑制器等方式，来防止粉尘扩散。中途清理则主要依靠水或者其他抑尘剂，如湿式掘进、喷雾降尘等。末端收集则主要是通过通风系统，将粉尘输送到地面，然后通过粉尘收集设备进行处理。通风技术则主要是通过引入新鲜空气，排出污浊空气，来改善工作环境。煤矿安全规程 明确规定，井工矿井开采，严禁采用自然通风方式。以某煤矿为例，其在掘进过程中，采用了湿式掘进的方法，即在掘进设备上装配了喷雾系统。在掘进过程中，喷雾系统会连续喷射水雾，控制空气中飘浮的粉尘，以防止粉尘的扩散。为了提高防尘效果，工作人员还在工作面附近安装了电动风扇，通过风力将粉尘吹送至指定的方向，以减少工作人员的粉尘接触量。在通风方面，采用了局部通风和全矿通风相结合的方式。全矿通风是通过在矿井的上下部分各安装一个大型的通风机，形成完整的通风环路，为矿井内所有的工作面提供新鲜空气。局部通风则是通过在特定的工作面上安装小型的通风机，针对性地解决该工作面的通风问题。例如，在掘进工作面，安装一个可移动的通风机，可以根据工作面的移动情况，灵活地调整通风机的位置和方向。为了确保防尘通风工作的有效性，工作人员还设立专门的监测系统，定期检测矿井内的粉尘浓度、温湿度、氧气浓度、有害气体浓度等指标。发现异常情况，监测系统会立即发出警告，以便工作人员采取相应的措施，如增大通风量、停止工作、人员撤离等。3煤矿采矿工程巷道支护技术应用分析3.1 锚杆支护技术锚杆支护技术通过将锚杆固定在岩石体内，以增加巷道周围岩层的稳定性，预防巷道围岩片帮冒顶和地压灾害的发生。相比传统的支护方式，锚杆支护技术的支护效果更好，施工效率也更高。锚杆支护技术的实施过程主要包括钻孔、安装锚杆、灌浆固化和紧固四个步骤。首先，工作人员需要根据设计要求，使用专业的钻孔设备，在岩石体内钻出预定深度和直径的孔洞。然后，将锚杆插入孔内，通过紧固装置将锚杆和岩石体固定在一起。再次，将水泥浆液注入孔内，使其充满整个孔腔，然后等待其硬化，以提高锚杆和岩石体之间的黏结力。最后，使用紧固装置对锚杆进行预应力拉伸，使锚杆和岩石体形成整体，共同承受巷道的载荷。以某煤矿巷道掘进工程为例，在掘进过程中，采用锚杆支护技术来支护巷道。工作人员使用的是全封闭型、自钻式的锚杆，可以一次完成钻孔、安装锚杆和灌浆固化等步骤，提高施工效率。工作人员还在锚杆上安装一种可变刚度的紧固装置，可以根据岩体的变形情况，自动调整锚杆的预应力，以保持岩体的稳定性。此外，工作人员还使用了特殊的浆液，不仅具有较高的黏结力，而且在硬化过程中会发生膨胀，可以更好地填充孔腔，提高支护效果。该锚杆支护技术107煤炭新视界CHINA COAL VISION煤 矿 采 掘保证了巷道的稳定性，降低地质灾害的发生率。3.2 棚式支护技术棚式支护技术是矿井工程中常用的一种临时性支护方式，适用于岩层稳定性较差的情况。搭建棚架，能够增强巷道的稳定性，预防地面塌陷和矿山灾害，这种支护方式通常需要配合其他支护方法一同使用，以实现最佳的支护效果4。棚式支护工作主要分为棚架搭设和棚架维护两个步骤5-7。第一，需要在巷道的顶部和两侧搭设棚架，以提供物理支撑。棚架的搭设需要考虑到巷道的尺寸、形状、岩层稳定性等因素，以确定最佳的设计方案。棚架材料通常选择具有良好耐磨性和强度的钢材，以确保其能够承受岩层的压力。第二，需要定期对棚架进行检查和维护，以确保结构稳定，功能正常，包括定期检查棚架的稳定性，定期维护和更换损坏的部分，以及定期清理积累在棚架上的碎石和尘土等。例如，某煤矿企业在进行深层矿井开采时，由于地应力大，岩层稳定性差，永久性支护方式暂时还不能满足需求。于是，工作人员选择棚式支护技术来进行巷道支护。工作人员根据岩层的稳定性和巷道的尺寸设计了棚架结构，然后采用高强度的钢材来制造棚架，最后在巷道顶部和两侧搭设棚架。在棚架搭设的过程中，工作人员尤为重视棚架与岩层的接触情况，以确保棚架能够充分地承受岩层的压力。此外，工作人员将其与锚杆支护技术融合，在巷道的两侧和顶部，基于棚架额外安装了锚杆，以增强棚架的稳定性和承载能力。该方式不仅提高支护效果，也延长了棚架的使用寿命。3.3 锚喷与锚索支护技术近些年来，锚喷与锚索支护技术在地下工程领域得到广泛应用。锚喷即通过喷射混凝土、设置锚杆的方式，实现对巷道的固化及增强。锚索则是一种利用高强度钢索，在巷道的顶部或两侧进行固定，以稳定岩体，抗衡岩层压力的技术。锚喷技术的工作过程主要包括钻孔、灌浆、安装锚杆、喷射混凝土和紧固锚杆。锚喷技术的操作流程如下：第一，在需要支护的岩体上钻孔；第二，灌浆；第三，将预制的锚杆插入钻孔中，与灌浆混凝土一同固化；第四，在岩体表面喷射一层混凝土以加固岩体；第五，紧固装置将锚杆紧固，从而提高整体的稳定性。锚索技术的应用则是在岩体中钻出预定的孔洞，通过孔道穿过高强度的钢索，然后在两端固定，达到增强巷道稳定性的效果。4结语综上所述，无论是巷道掘进技术还是支护技术，在煤矿巷道工程中均起着至关重要的作用，将两种技术协同配合，能保证煤炭开采的顺利推进。尽管当前在掘进技术、支护技术的应用中面临着一些挑战，如地质条件复杂、施工环境艰苦等，但通过科学合理的设计，高效设备的支持，以及工程人员的专业技术和精 湛 工 艺，可 有 效 实 现 技 术 优 化，实 现 更 好 的 作 业效果。参考文献：1李泽林，余猛.采矿工程巷道掘进和支护要点J.当代化工研究，2023（7）：125-127.2王飞云.关于采矿工程巷道掘进与支护技术探讨J.当代化工研究，2023（1）：149-151.3来明明.采矿工程中的巷道掘进及支护探析J.矿业装备，2022（6）：67-69.4张晓锋.采矿工程中的巷道掘进及支护探究J.内蒙古煤炭经济，2022（6）：44-46.5罗瑞鹏.煤矿采矿工程巷道掘进与支护技术措施探析J当代化工研究，2023（3）：107-109.6包有才.采矿工程巷道掘进和支护技术措施研究J世界有色金属，2023（3）：199-201.7杨铭.煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术措施研究J内蒙古煤炭经济，2023（1）：166-168.责任编辑：张梦108