煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用

煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用

王毅

身份证：152723199012171578

摘要：随着人们生活水平的提高，加大了煤炭资源的需求。在煤炭采矿施工过程中，要合理施工技术，提升采煤挖掘效率及加快采煤进度。煤矿开采掘进工程任务量大，且开采风险较大，需要专业人士制定完善详尽的掘进方案，确保煤矿开采工程顺利进行。因此，本文分析了采矿工程巷道特点，介绍了煤矿开采工程巷道掘进及支护技术施工现状，并进一步探析了煤矿开采巷道掘进与支护技术的应用。

关键词：煤炭采矿；采矿工程；巷道掘进；支护技术

引言

能源是能够保障社会稳定发展的重要支撑力，但是在近年来由于受到环境、开采深度等因素的影响，使煤矿开采的巷道掘进以及支护方面面临一些问题，为了能提升巷道掘进的工作质量，并有效解决这些问题，必须要对地质因素展开分析，并且在设计中也要进行充分考虑，避免巷道支护技术使用的不恰当影响巷道掘进的速度，进而影响煤矿开采工作的顺利进行。

1采矿工程巷道特点

对于采矿工程巷道，可以将其特点整理为以下几点：第一，存在瓦斯爆炸风险。采矿工程巷道主要设置在煤层附近区域，煤层中如果存在瓦斯气体，具有一定的瓦斯爆炸安全风险。同时，已经废弃的旧矿井，也有可能会出现水害问题，影响巷道的正常使用。在开展采矿作业前，需要做好瓦斯检查、探水工作，避免因瓦斯气体或采空区积水，增加采矿人员人身安全风险。第二，为提升采矿工程效率，巷道会穿过一些强度偏弱的煤层、岩层，以此提升掘进效率。可是这部分强度偏弱的煤层、岩层没有更强的稳定性，容易受到后续采矿作业的影响，需要选择合适的掘进和支护方法，确保采矿工程的安全性。第三，巷道和井口拥有较长间距，采矿工作面数量多，布设较为分散，需要更复杂的通风设计，满足巷道通风、瓦斯排除需求。

2煤矿开采工程巷道掘进及支护技术施工现状

2.1煤炭巷道掘进工程与支护技术施工特点

煤炭巷道掘进工程与支护技术施工采取的是机械化施工手段，在降低人工施工难度的同时提高了支护技术，与原有的支护技术相比，锚杆支护手段更具有优势，不但能提高煤矿巷道掘进速度及支护效果，还能在确保支护质量的同时降低施工成本。此外，该项技术采用的是高科技手段，强化了锚杆支护技术的利用率，也提升了锚杆支护施工作业的工作效率。

2.2煤炭开采巷道掘进工程与支护技术发展现状

目前，煤矿巷道的掘进技术包括机械掘进、锚杆掘进、隧道式掘进等多项技术。上述3种技术均有优势和劣势，其适用的领域也是不同的。机械倔进在广泛使用中应使挖掘顺利进行，要求将某些装置合并，其优点是效率高、速度快，但其使用费用很高，其技术特性与机器设备的品质、使用特性有关。在此过程中，当机器出现问题后，该技术不会被有效运用。掘锚式法以悬臂掘进机为基础，采用全管道法施工费用低廉，但其使用进展很慢。通常情况下，已有许多隧道开挖的方法和辅助技术，但各种技术的优缺点也不尽相同。

3煤矿开采巷道掘进与支护技术的应用

3.1棚式支护技术

在应用棚式支护技术时，需要根据采矿工程巷道的围岩稳定性，选择合适的棚式支护形态，确保巷道自身的稳定性。在整理大量相关资料后，认为可以将采矿工程巷道的围岩稳定性划分为以下5种类型：第一种，巷道围岩具有良好的稳定状态，巷道顶底板预计移近率＜5%，围岩支护强度在0～30kN/m3之间。面对这种类型的巷道围岩，建议使用点柱处理模式或是刚性锚杆支护模式，棚间距保持在1m左右即可，数量为1～2排，每根锚杆的锚固力要控制在50～70kN之间，锚杆设置密度保持在1根/m2即可。第二种，巷道围岩具有稳定状态，巷道顶底板预计移近率在5%～10%之间，围岩支护强度在30～70kN/m3。面对这种类型的巷道围岩，建议使用刚性金属支架或是刚性锚杆支护模式，棚间距保持在0.8m左右即可，每根锚杆的锚固力要控制在50～70kN之间，锚杆设置密度保持在1～1.2根/m2即可。第三种，巷道围岩的稳定状态处于中等水平，巷道顶底板预计移近率在10%～20%之间，围岩支护强度在70～150kN/m3。面对这种类型的巷道围岩，建议使用梯形可伸缩支架或是拱形可伸缩支架，棚间距保持在0.6～0.8m之间，在垂直方向的可伸缩量要控制在200～400mm之间，每根锚杆的锚固力要控制在50～70kN之间，锚杆设置密度保持在1.2～1.5根/m2即可。第四种，巷道围岩为不稳定状态，巷道顶底板预计移近率在20%～35%之间，围岩支护强度在100～200kN/m3。面对这种类型的巷道围岩，建议使用梯形可伸缩支架或是拱形可伸缩支架，棚间距保持在0.6～0.8m之间，在垂直方向的可伸缩量要控制在400～600mm之间。还需要额外注意，在采矿工作面的前方区域，如果是采动影响区，则要使用足够数量的中柱结构，对该区域做相应的加固处理，支架之间需要通过拉杆做可靠的固定优化。在完成架设作业后，还需要布置足够数量的背板进一步强化区域结构。第五种，巷道围岩为极其不稳定状态，巷道顶底板预计移近率＞35%，围岩支护强度在150～250kN/m

3之间。面对这种类型的巷道围岩，建议使用封闭可伸缩支架或是拱形可伸缩支架，棚间距保持在0.6～0.8m之间。即使围岩各个部分存在不均匀分布的压力，也可以通过支架结构完成压力的均匀分配，避免出现围岩某点压力过大，降低巷道自身稳定性的情况。

3.2永久性支护技术

永久性支护技术手段被大量运用到煤矿开采施工中，主要是使用混凝土开展支护施工，能够强化巷道的承受力，起到保护巷道岩壁的作用，防止因巷道岩壁出现掉落或者裂开等问题而被迫停止施工。开展支护作业时，需要严格测量支护距离，也要挑选符合地质支护条件的锚杆类型，保证支护质量符合施工标准。锚杆安装完毕后，应将标钉进行喷洒处理，还应喷洒相应剂量的混凝土。在此过程中，作业人员应确保混凝土的施工标准满足实际需要，才能开展下一步施工步骤。喷洒完混凝土后应立刻安装钢筋网，加强矿洞的岩壁厚度。

3.3锚杆支撑技术

锚杆支撑技术具有成本低、质量高的使用优势，所以在开展煤矿开发施工过程中被广泛使用，构建的支护效果能满足施工需要，稳定巷道岩石，提升巷道围岩承载强度。此外，锚杆支护技术还可以及时修复处理巷道的破损处，改善巷道安全隐患。如果选择混凝土作为支护材料，巷道可能会受重力以及地应力等因素影响而出现裂口或裂缝，需要采用锚杆修复。加入巷道会存在腐蚀现象，锚杆支护技术是最好的修补手段。为了避免出现井下安全事故，锚杆支撑可以支护岩石，避免因出现岩石掉落而造成安全事故。此外，巷道地面会出现凹凸不平的情况，妨碍施工进度，传统解决办法治标不治本，需要反复铲除处理，但锚杆支护技术却能很好地避免此弊端，直接拉近巷道底板，从根源杜绝裂缝凸起现象的发生。

结束语

采矿工程巷道掘进和支护作业是一项系统性工程，除本文提及的基础内容外，也可以开展机电一体化设计，利用机械设备自动化，降低采矿工程巷道掘进和支护安全风险，提升施工效率。建议在充分分析围岩环境与地质条件后，充分吸纳本文理论内容，设计一套内容更完善的巷道掘进和支护方案，并在后续施工中关注各项细节内容，以便市场输送更多优质矿石资源。

参考文献

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