煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析

魏文祥

摘要：由于地质条件更为复杂，在煤矿开发过程中难度与强度都在不断加强，并会受到高地应力带来的影响，从而导致巷道支护难度加大。本文在对煤矿巷道掘进技术与支护技术分别做出介绍分析的基础上，来结合实例，对支护技术进行探究。

关键词：煤炭；采矿工程；巷道掘进；支护技术；应用分析

引言

煤矿巷道掘进与支护作为煤矿开采的核心环节，受施工环境、设备与技术影响存在很多问题。挖掘施工属于实践操作，更多的是针对煤矿采矿施工，让地下巷道实现挖掘与规划目标。巷道空间要以周边煤层与岩体为基础，通过支撑保护巷道空间，从而为煤炭运输与开采提供有效条件。

一、采矿工程巷道掘进方式分析

采矿工程中巷道掘进方式较多，包括掘锚一体化掘进、大断面连续采掘、综合机械化掘进等，不同的掘进方式所用的设备以及施工要点存在较大差别。其中掘锚一体化掘进方式是一种基于采矿机与掘进机发展而来的新系统，作业中可有效协调锚固、掘进作业，大大提高掘进作业效率，因此，被广泛应用在采矿工程中。大断面连续采掘指借助专业掘进设备进行掘进作业，采用连续式或间断式进行开展运输作业。综合机械化掘进方式运用通风除尘设备、掘进机、运输机等构成的机械化掘进系统开展掘进作业，作业中需要结合巷道掘进作业要求，选取合理的掘进机型号。为保证掘进作业的顺利开展，采矿单位应明确不同掘进方式的适用情景，对采矿工程地质资料进行充分的分析，应用最佳的掘进方式。

二、巷道掘进过程中需要注意的问题

在实施巷道掘进过程中需要使用对应的机器，一般利用煤矿巷道掘进机，这种机器在掘进过程中能夠发挥出强大的作用，巷道掘进机可以快速完成巷道掘进，在巷道掘进的同时配置相关的煤炭运输设备，就可以将开采的煤炭迅速通过传送带运输至地面，完成煤炭开采的基本环节。这个过程需要合理搭配各个环节，包括巷道掘进、煤炭开采及运输，从而形成一个快速高效的工作流程，有助于提高煤炭开采效率。由于巷道掘进涉及到多个方面，需要综合考虑当地的地形条件及外部地形情况，因此在实施巷道掘进前需要根据煤矿实际情况进行科学规划，规划内容需要充分考虑巷道掘进过程中需要使用的机器及容易出现的安全问题，基于此，需要在巷道掘进的同时及时做好巷道支护操作，从而有效保证巷道空间的稳定性，为煤炭开采和运输做好准备。当前在具体煤炭采矿工程中，一般都会使用锚杆支护技术，通过对巷道的有力支护，从而有效提高巷道掘进速度及质量，同时也为后续的巷道支撑工作做好准备。

三、支护技术

煤矿巷道掘进中，必须结合周边环境，拟定有效的顶板支护方案。其中，预留煤柱作为核心巷道支护形式，下区段始终处在回风状态，上区段处在运输状态，巷道上区段与下区段都必须拥有预留煤柱，以此降低回风平巷周边的支撑压力，该预留煤柱具有操作简便的优势，方便巷道排水与通风，但支护耗费较大，如果巷道底端受煤矿支撑挤压，势必会影响巷道稳定性与安全性，在巷道煤层靠近的地带，为了确保整个掘进施工稳定性与安全性，要尽量减小煤层冲击带来的不利影响，控制好预留煤柱宽度，落实煤柱管理要求。矿用支护型钢更多的是通过工字钢与U型钢支护，该支护型钢用于半圆拱形、圆形、椭圆形巷道断面。在实践工作中，矿用支护具有良好的抗剪性、抗压性与抗拉性，因为煤矿巷道施工环境非常恶劣，所以对支护型钢有很多要求。另外，煤矿巷道支架还承担着纵向与横向荷载，抗弯截面模量直接对支护型断面带来影响，根据煤矿巷道支架负荷情况，科学配置抗弯截面模量，结合煤矿巷道滑移平稳度与接触面面积，选用几何形支护型钢，这样才能让其处在最好的受力状态下。

四、优化煤炭采矿工程巷道掘进与支护的方法

（一）使用性能稳定的掘进设备

巷道掘进机作为煤巷快速施工的设备，煤巷工程效率、开挖效率决定着整个工程工作情况。井下矿物与巷道煤岩是整个掘进机械的工作目标，并且有着很强的振动效应，作业环境恶劣，所以必须结合工作环境确立施工方案，这样才能确保连续的机械作业。根据国产化进程与设备引入机制，国内巷道掘进技术有了很大的发展，并且形成了很好的掘进工艺与发展模式。自行制造掘进在选用结构部件、电气配套、液压传送时，必须认真筛选，确保施工质量。对于国产不达标的元件，优先选用先进技术的产品。在恰当的部位使用镶嵌式组合，通过模块结合的形式，帮助设备做好维修拆卸，这样才能确保设备稳定性。

（二）优化机电一体化

把掘进设备变成自动化模式，有效调整动力电机功率与开挖方位。同时做好掘进设备故障判定与状态监控，具体包含电机荷载、输电压控制、电机温度、油路压力、环境污染等。结合现代测控工艺，优化并创新掘进设备问题评估、状态监测与远距离控制，这样才能达到电机整体运作要求。

（三）把握临时支护技术要点

临时支护指为满足巷道掘进工作的临时需要而进行的支护作业。为保证临时支护质量，应用时应注重把握以下内容：一方面，明确所用支护材料。不同的支护材料有着各自的优点与缺点，应保证所用材料的合理性。例如，使用木支架进行临时支护时，具有质量轻、安装方便、加工难度低等优点，但防火性能、强度性能较差。金属支架强度高，而且拆装方便，并能重复使用，但成本较高，因此，究竟采用何种支护材料，需要从经济性、可行性、安全性等方面进行充分论证。另一方面，落实支护作业细节。临时支护作业中，要求施工人员严格按照支护工序及要求进行，尤其应做好支护质量检查，禁止使用损坏的支护材料。

（四）预制钢筋混凝土支架

这一支护技术主要是利用混凝土制作支架，并在矿井内将其装配，确保梁柱接口的紧密性，所以其不仅具有较大的支护强度，且成本较低，但存在质量大和无伸缩性等方面不足。常见的主要有吊环式的前探梁，主要是在前面的临时支护措施下，采用3根吊挂前探支架，按照一定的长度和间距将其在巷道中平行布置，每一根的强度必须与吊环之间进行固定和匹配，固定点必须大于2个，并确保其紧固性，才能确保其支护效果。

结语

为促进煤炭开采安全、稳步、高效的进行，不断提高开采质量。在现实工作中，必须做好巷道掘进与支护工作，在煤矿及时运输的同时，确保工作人员人身安全。

参考文献：

[1]劉晓光.浅谈支护技术在煤矿巷道掘进中的应用[J].中国新技术新产品，2013（9）：123

[2]于兆东，马寿强，李海龙.巷道支护技术在煤矿井下掘进中的应用[J]山东工业技术，2016（5）：69