煤矿巷道支护技术及其应用改进

任建斌

（大同煤矿集团雁崖煤业有限公司， 山西 大同 037001）

我国的煤炭开采等大多是地下作业，地下开采工作的开采形式就是矿井作业，需要在地的内部挖掘巷道，因此这些巷道的稳定性对于采煤和运输工作的顺利进行以及煤矿生产的安全性具有重要的作用。矿井的开采作业环境恶劣、地质条件不同，这就导致了地下的矿井挖掘存在着很大的不确定性，必须要有大量巷道作为辅助，才能确保煤矿的安全开采和运输。优良的巷道支护和先进的掘进支护技术应用，不仅能保证煤矿的安全生产，还能保证开采质量。因此，努力探索煤矿的掘进支护技术及其应用，对于煤矿行业的可持续发展有着重大的现实意义。

1 煤矿巷道支护的发展进程

随着我国经济的发展和技术的创新，煤炭的开采力度不断加大，开采范围也出现了巨大的变化，地下矿井巷道彻底发展为煤巷，以往岩石集中巷的布置方式变成了开拓巷道和采准巷道布置的方式，回采巷道的形状也由以往的单巷变成了多巷道，这使得矿井的通风条件得到根本的改善，不仅保证了煤矿开采的安全性，而且提高整个煤矿开采的掘进速度。

煤矿巷道的发展使巷道支护类型和支护技术也得到了改进。从材料角度分析，煤矿巷道支护可分为四个类型，分别是木型、砌碹型、钢型、锚杆等支护类型。锚杆支护使用早在20世纪中期就开始使用，早期的锚杆较为脆弱，不适用于复杂条件下的巷道支护。但是近些年来，随着科技的进步和我国煤矿行业的加快发展，技术人员对传统的锚杆支护进行改进，对其刚性进行重点关注，掘进支护技术也得到较大提高[1]。

图1 工字钢

图2 钢板桩支护

2 常见煤矿掘进支护技术

2.1 吊环式前探梁支护技术

这项技术由三根悬挂的前伸支架构成，中间设置一根支架与矿井巷道的中轴线契合，两边的两根支架要在距离中间的支架1 m处安置，支架的长度不能低于3 m，所有支架的固定的点数不能少于2个。前探梁与迎头端面距相隔要少于30 cm。前探梁主要是应用的11号矿用工字钢材，它的固定需要吊环的辅助，吊环的强度与前探梁的强度相吻合。锚杆部分需要配置标准的丝扣，将全部吊环都安装在其上[2]。

2.2 吊链式前探梁支护技术

吊链式前探梁的主要结构与吊环式前探梁比较相似，所用的是三根吊链式的前探梁作为煤矿的掘进支护，其中的一根也需要沿着巷道中轴线进行契合式布置，另两根与其相隔1m左右进行布置，同样需用吊环进行辅助固定。在这种技术进行应用之前，必须对矿井做出敲帮问顶的工作，将一些具备干扰性的浮矸活石进行布置，然后将前探梁向着前方推动。为了确保施工人员的安全，掘进工作一定要在临时支架的作用下才能进行。

2.3 永久性支护技术

这种支护技术的材质是混凝土，所以又称混凝土的永久支护技术。永久性支护主要是指在煤矿中进行混凝土支护、锚网喷护等诸多工作，确保煤矿围岩结构不会受到破坏。在掘进支护工作中，要合理确定施工距离，并保证所选择的锚杆能够符合煤矿实际情况。并在锚杆安装完毕后，埋好作为喷射厚度的标钉，然后进行混凝土喷洒工作，只有确保混凝土喷洒层达到规定厚度后，才可以投入使用。混凝土喷洒完毕后，作业人员需要进行钢筋网安装工作，并在其表面再喷洒一层混凝土，提高煤矿井下围岩的密实度，保证煤矿开采工作中不会发生坍塌。

3 煤矿掘进支护技术的改进优化措施

3.1 做好巷道的地质勘探工作

在煤巷快速开采掘进前，首先要做好开采的区域勘探工作，了解当地的水文地质条件，尽量选择条件较好的煤层，克服地质条件给煤巷采掘进带来的不利影响。第二是要合理地布置巷道，在巷道开采时要注意发生不稳定围岩的现象，合理科学的支护技术，可以将围岩和支护体组成一个整体，很好地承载围岩，确保掘进安全，提高开采效率[3]。

3.2 科学选用掘进机械

对于工作面施工长度小于300 mm的施工情况，多选用普掘机；而对于施工长度大于300 mm的，则选用综掘机。综掘机的型号也十分关键，要结合巷道断面环境、煤矿岩层的强度和具体开采环境和开采量，选用能最大化发挥其优势的综掘机。此外，还要选用合适的截齿。优质的截齿能有效提高煤矿挖掘的速度，同时降低截齿的磨损程度。

3.3 有效提升掘进支护技术

选择适合该矿井的支护技术，是提高掘进效率的关键。要结合巷道断面的围岩承载情况，合理选择支护技术。比如在巷道煤层稳定的岩层且巷道变形较小，可以采用喷浆支护技术；在煤层巷道稳定，顶侧压力较小的巷道可以采用锚杆或锚网支护技术；巷道变形严重，可以采用便于维护的U型钢支护技术。根据具体情况，还可以同时选用两种支护方式，使这两种方式优势互补，共同发挥作用，保证围岩的稳定，如可采取锚杆锚索联合支护的方法。有时还可以对前探梁和液压支柱进行适当运用，煤矿掘进支护整体质量的保证需要顶梁布置方式的支持，布置顶梁的时候通过单体液压支柱完成。具体操作方式为先确定前探梁位置，调整好间距，并清除巷道里的障碍物，保证前探梁顺利移动。单体液压支柱支护布置严格限制支柱间距为1.5 m，而且顶梁要垂直。液压支柱施工能够满足煤矿掘进支护要求，对支护布局较为有利[4]。

3.4 加强材料检测

支护材料的质量决定着煤矿掘进支护的紧固程度，支护材料的质量越高，其对整个作业的顺利开展则更为有利。一些煤矿企业为了节约生产成本，选用低质量、低成本的支护材料，无法起到稳固煤矿内围岩层的作用，以致于矿难事故接连发生。例如有的煤矿企业在掘进支护过程中使用的工具为硬水泥块锚杆。因此，要加强对支护材料的强度和支护效果检测，保证锚杆锚索拉拔力，进而确保掘进支护作业的安全性，避免人员及财产的不必要损失。

图3 碳纤维板

3.5 完善煤矿掘进的操作流程

进一步健全和完善煤矿掘进过程中的各项操作流程，严格按照《煤矿安全规程》进行作业，如不得无故提前升井，不得任意扩大缩小断面和支护距离，造成工程质量不合格，要做好安全隐患的如实交接。还要加强施工现场的调度，在施工时掘进、支护和运输等人员全都在场，以防发生施工事故[5]。

4 结语

煤矿开采工作中，特别是复杂地质环境矿区的煤矿开采工作，作业人员需要注重矿井支护工作，科学利用煤矿开采的掘进支护技术，一方面提高煤矿开采的掘进效率，一方面确保煤矿开采过程中不会发生矿井坍塌等危险事故，保证作业人员的生命安全。近年来，随着我国科学技术的创新和煤炭企业的不断尝试总结，巷道支护技术也得到了很大的改进，但与发达国家相比仍然存在一定的差距，我们要学习先进技术，改进掘进工艺，进行自主研发，不断提高煤矿巷道快速掘进技术的水平，保障煤炭企业高产高效。