煤矿机械采煤掘进过程中的支护技术及其运用

煤矿机械采煤掘进过程中的支护技术及其运用

王晓陈

山西兰花集团伯方煤矿，山西省晋城市高平市048400

摘要：随着国家经济和工业化进程不断加快，煤炭资源的开采和利用成为国民经济中的一个重要行业。煤炭工业是我国经济的重要支柱，采煤掘进是煤炭开采的关键技术。随着煤炭工业的飞速发展，采煤掘进技术也在不断更新迭代。其中，高强支护技术的应用是采煤掘进技术的重要突破。

关键词：煤矿机械采煤；掘进过程；支护技术

1复杂地质条件下应用掘进技术的要点

1.1选择正确的掘进设备

煤矿采煤中会用到各种机械设备，这些设备的应用合理性对掘进和支护技术起着至关重要的作用。常见的掘进设备分为两种，即普通的掘进设备和具有较强综合性的掘进设备。在实际开采过程中要综合考虑煤矿的实际环境和巷道长度等选择最合适的掘进设备，为后续掘进和支护技术应用打好基础。一般情况下，当巷道长度不超过300m时，则选择普通的掘进设备；当巷道长度超过300m时，则选择综合性较强的掘进设备，使设备的价值在工作中能够发挥到最大。

1.2因地制宜确定掘进方式

煤矿巷道掘进是煤炭开采的中心环节，直接决定着煤炭企业的经济效益。目前，国内煤矿企业掘进作业通常采用综合机械化掘进技术，该技术主要将掘进组件、运输组件、供电模块等电气设备有机整合，进而实现以最小围岩破坏程度获得较好的掘进效率。

在开始巷道掘进工作前，需要明确综采设备的型号和特性，结合井下开采实际，选择符合要求的机械化设备。对于井下大规模连续采掘作业平台，煤矿企业需要核定采掘计划，按照可采储量和发展规划明确采掘进度，同时根据煤矿巷道施工条件，选择连续式或间歇式开采模式，确保煤矿掘进工作平稳、高效、有序进行。

为保障煤矿采掘安全开展，适时开展掘锚一体化作业。一方面，要加强对井下作业人员的技能培训，施工人员熟练掌握掘进机、盾构机、采煤机等设备的使用，充分挖掘新型电气化采掘设备的价值与潜能，保证煤炭稳产、达产；另一方面，正确处理掘进与锚固作业的关系，一边掘进，另一边锚固作业，合理控制掘进作业和支护作业的时间安排，确保两者能够在时间上先后衔接，在保证采煤工程上相互协调，共同促进巷道掘进工作顺利开展，提升煤炭开采的效率。

2煤矿支护技术的应用

2.1矿压监测

我国《煤炭工业技术政策》中对矿压监测提出了严格要求，表示监测矿压应周期进行，充分结合工作面顶板压力、岩层特点、以及作业周期，然后再分析矿压的变化规律，接下来以矿压的变化规律为基础设计支护方案。在矿压检测中可以使用的仪器设备较多，比如液压式、机械式、电阻应变式等，其中有些仪器设备都可通过电缆传输，但信号容易被干扰，而随着科学技术水平的不断提升，当前在我国煤矿的矿压监测中开始是应用新型光栅传感器技术，可以通过光信号清晰传递巷道矿压信息，极大提升了矿压数据的准确性。同时结合应用智能技术，可实现对矿压的自动化监测，而且不需要人工进入现场就能获取矿压数据。该煤矿将光栅传感器技术应用到了矿压检测中，为支护方案的设计提供了准确参考，通过锚索支护、U型钢支护等，极大提升了井下掘进作业效率和安全性。

2.2后退卧底支护的应用

施工人员完全参与煤矿掘进与开采的各个环节，施工过程中需要本着认真、负责的态度，将自身的作用全部发挥出来，凭借多年丰富的工作经验，对非常容易发生断层的上移或下移问题进行分析，采取有效的的支护方式，从而保护施工人员的生命安全。后退卧底支护技术在解决断层上移或下移问题时，可以发挥重要作用，降低顶板隐患可能性。如果巷道断层的落差＜2．4m，顶板的强度完全满足相关安全要求，可以采用锚网索支护方法，对巷道围岩进行有效的处理，确保其支护强度完全满足相关要求。如果经过认真分析和勘查后，发现巷道掘进施工的坡度与土坡相比较小，卧底可以选择低于13°的坡。依托后退卧底支护技术，可以保证巷道高度完全满足相关规范。总而言之，后退卧底支护技术的合理应用可以有效降低煤矿掘进作业对巷道顶端围岩带来的不利影响，确保围岩更加稳定。但不可否认的是，此项技术在应用过程中也有缺点，面临非常庞大的工作量，还会不断提升巷道高度，所以在应用支护技术时，还需要锚网索进行加固，防止巷道变形、顶板冒落、片帮等问题的发生，从而为巷道掘进施工的有序、顺利进行保驾护航。

2.3U型钢支护技术应用

U型钢规格为，净高和净宽分别为3.5m和4m，有效断面面积为12.2m2，U型钢布置完毕后需进行挂网喷浆，喷浆厚度为100mm，网片规格为3.2m×1m，喷浆所用浆液由硅酸盐水泥、河沙、石子配制而成，质量配比为1∶2∶2。U型钢断面，工艺流程如下：第一，开展安全检查，确定工程质量、瓦斯传感器位置、敲帮问顶，不存在任何危险因素后开始掘进一段距离，接下来布置U型钢；第二，U型缸的布置首先凿柱窝，过程中先确定柱窝的位置，然后清理浮煤炭，接下来通过钢钎在地板凿出柱窝，柱窝凿好后将U型挡钢腿插入，然后派专人扶好；第

三，在工作平台上开始上梁，过程中先将柱腿和梁用卡缆连接，然后将两个梁之间的卡缆连接，并依据中线位置将支架摆正后插入拉杆，最后将卡缆卡紧。所有操作结束后挂上金属网并开始喷浆，喷浆结束后清理工作面，并继续向前掘进，布置U型钢。

2.4锚杆支护的应用

锚杆支护技术凭借强大的优势与特点，已在煤矿开采作业中得到广泛应用，尤其在较复杂的地质条件中，获得一致好评，开采作业在不断深入的过程中，遇到较大落差断层的可能性非常大，会对断层的稳定性造成非常严重的影响，甚至会发生坍塌，针对这种情况，锚杆支护技术能够充分发挥其作用，可以有效防止断层对巷道掘进施工带来的不利影响。锚杆、锚索作用给巷道围岩提供约束效应，保持围岩的稳定，并与巷道围岩形成锚固体。一方面，提高巷道围岩的围压，提高围压的强度;另一方面，限制围岩的运动，保持围岩的整体性。

3高强支护技术的优点和局限性

高强支护技术的局限性也需要考虑。一是由于高强支护技术耗时较长，采掘周期也放缓，造成不可忽略的生产成本损失。二是区域差异，局部地质条件不同也会导致不同的高强支护技术优劣，并且需要在工程预算、工程人员素质、工程施工情况等方面做好各项技术准备。高强支护技术相较于传统的支护技术，具有以下几个优点。

3.1高强度。高强支护技术可以提供高强度的支撑，能够有效地增强煤巷、巷道和矿井等地下工程的稳定性。

3.2高安全性。高强支护技术可以最大程度地降低岩石坍塌和煤层冒顶等地质灾害的风险，保障煤炭采掘工作和矿山人员安全。

3.3高效性。高强支护技术可以提高煤炭采掘的效率，缩短采掘周期，降低费用，并提高采煤设备的使用寿命。

3.4延长使用寿命。高强支护技术所使用的材料，如带钢和聚合物等，具有优异的耐磨性和耐腐蚀性，能够有效地延长地下工程的使用寿命。

3.5节约资源。高强支护技术的使用可以有效地减少开采工程中消耗的支护材料和人力资源，降低了生产成本，同时也减少了浪费，是一项非常节约资源的支护技术。

高强支护技术拥有高强度、高安全性、高效性、延长使用寿命和节约资源等优点。在煤炭采掘和其他地下工程的支护中，高强支护技术能够提高安全性和工作效率，同时减少对环境的影响，具有极高的应用价值。

4结语

高强支护技术在大型煤矿中被广泛使用，因为其耐用和可靠性能够确保持生产的持续性。未来，随着人工智能、物联网等科技手段的应用，智能化设计和建筑将大大增强高强支护技术在煤矿开采中的应用优势，被研发的高强支护技术会更灵活、更智能，并且更适应复杂和多变的采掘环境。高强支护技术将成为未来煤炭支护的重要技术，展现出巨大的市场前景和应用价值。

参考文献

［1］武剑.煤矿采煤掘进中高强支护技术的应用［J］.矿业装备，2022(4)：78-79.

［2］张彦科.浅析煤矿采煤掘进工作中高强支护技术的应用［J］.技术与市场，2021，28(11)：96-97.