煤矿开采技术与掘进支护技术探讨

周遵勇

【摘要】煤矿开采是我国经济获得增长的主要支柱性产业之一，所以煤矿开采过程中的安全性问题、开采效率问题以及环境污染这些问题现已成为社会所关注的关键问题。在煤矿开采中，需要使用科学并且合理的开采技术，然而在此过程中还需严格遵从开采标准，在保证开采过程人员安全的情况下，不断提升开采效率。另一方面，在当前竞争激烈的煤矿经济市场环境中，煤矿企业一定要增强安全技术管理，对安全采矿和支护技术加强应用，结合这些情况，对煤矿开采技术与掘进支护技术进行了深入细致的分析，可为提升煤矿开采效率，做好支护工作提供借鉴。

【关键词】煤矿开采;掘进支护;技术

引言：煤矿挖掘一直都是高危行业，也是国家重点关注的行业之一，近些年在先进技术不断应用的背景下，矿井开采深度越来越深，标志着我国煤矿开釆事业取得标志性发展的同时，也面临着更多问题。由于地下环境复杂，在巷道掘进的过程中，会受到地质、岩体等各种因素的影响，需要采矿人员采取合适的措施灵活应对。高强支护是常用的方式之一，具有稳定性强的作用，能够提升施工的安全性，为采矿工人正常开展工作提供必要保障。在高强支护技术应用的过程中，需要注意的就是岩体松动问题，会在墙体表面产生裂缝，一旦支护强度无法达到理想化水平，就会撕裂煤矿巷道，带来安全隐患。为了提升安全性，需要保证巷道的承重能力符合国家规定的标准和施工要求，提升巷道支护方案的合理性。煤矿开采技术与掘进支护技术的使用能够全方位提高煤矿采集工作的质量和效率，对于开采技术与掘进支护技术的选用，应结合煤矿开采现场具体情况来进行，由此提高开采效率，减少开采风险。

一、煤矿开采技术

（一）综采技术

在当前煤矿开采技术中，综采工艺的使用相对较为常见。而综采工艺需要结合大量机械化设备，以此来提高煤矿采集工作的质量和效率。同时综采工艺在当前煤矿采集工作中也逐渐面向简约化方面进一步发展和推广，综采工艺适用于在煤矿采集区域顶板相对较硬且煤层相对较为稳定的地质环境中，结合此类技术的使用具备较高的安全系数。同理，其相关技术的使用也具备较高的收益率。由于机械化设备的大量引用，使得体力劳动的成本也相对较低，但是相关技术的使用还存在前期投入较高的状况，需要大量的设备以及相关技术的支撑。同时相关技术的使用也面临着较高的风险，有较大的局限性，从而使得煤矿采集的质量得不到相应的保障。

结合综采工艺的使用，煤矿企业应当全方位考量相关工作所面临的地质环境特征，例如，当采集地域的煤层具备较大的倾斜角度时，施工方则需要结合支护技术来提高采集工作的安全性。其次，在实际的煤矿采集工作中，煤矿企业通常在短时间内很难以结合相应的机械化设备进行采集工作，同时由于在深层矿井的采集工作中，相关区域较为狭窄，使得相应的大型设备无法开展使用。因此，当前结合综采工艺的使用，煤矿企业需要实现对相关时代前沿新技术进行引用。尽可能实现相关机械设备小型化、信息化、智能化的工作运营形式。

（二）普采技术

普采技术正好与综采技术相对，辅助使用一些简单的设备，但主要还是以人力开采为主。该技术主要应用于小规模的煤矿开采工作中，与综采技术相比较来说，普采技术开采效率会较低，但开采投入也同样非常小，能够为有关单位节省较多成本，且开釆出来的煤炭质量高，针对矿区地质的适应力更强，适合应用于很多矿区的煤炭资源的开采。但该技术在应用过程中仍然有缺陷之处，人工开采效率远远比不上机械设备的效率，且无法保证开采人员的人身安全问题，很容易造成煤矿开采事故，为有关单位带来负面影响。

（三）炮采技术

我国煤矿行业应用十分广泛的炮采技术主要运用了爆破与人工结合的方法，爆破手段的应用是后续人工开展装煤、运煤和支护等采煤技术进行的前提。煤矿炮采工艺的优势主要体现在两个方面，首先在进行炮采技术之前，工作人员需要进行的准备工作比较简单，因为该技术对工具和工作人员的技术要求比较低，因此能够很好地适应我国各种不同地质领域的煤矿开采工作。再者煤矿炮采技术还具有成本投入低、经济收益良好的优势，因此中小型的煤矿开采企业都能够在资金允许的情况下应用该技术。炮采工艺虽实用，但同样需要采用者结合现实中各方面的因素进行综合评估以实行。煤矿炮采工艺的缺点则体现在其安全系数不高且管理难度较高。因为定向爆破很容易导致煤礦开采现场的顶板出现坍塌，施工现场的安全系数大幅度降低。而且一般在进行炸药引线射爆过程中施工现场会出现比较混乱的局面，因此管理人员很难对工作人员进行合理的安置、分配和调控。为了能够提高煤矿炮采工艺的施工质量，首先工作人员应当结合煤矿开采现场的情况，按照比例尽可能增加炮眼的数量。因为增加炮眼数量既能够有效的缩短爆破花费的时间，而且还能够确保顶板和支柱不会受到爆破的影响。再者考虑到在装煤过程中需要消耗巨大的劳动力，因此施工单位可以利用机械设备高效率的完成装煤工作，使现场工作人员的劳动量能够得到有效的减轻。然后管理人员一定要按照“一炮三检”的要求，对装炮工作进行严格的监督和检查。最后煤矿开采企业还需要对炮采工作人员的专业技能进行一定的培训，确保作业人员能够按照工作要求高质量完成炮采工艺技术。当然，由于该工艺的重中之重为“炮”，作为该工艺中不可或缺的一部分，爆破不可避免，这在一定程度上也加大了从业人员的安全隐患。

（四）水采工艺

水采工艺，即为水力采煤工艺，如字面上而言，利用水的压力作为作业的动力进行采煤。水力采煤主要是利用水枪射流破煤以此来达到采煤的目的，如同古时人们运用的古代水力冲压机一般巧妙运用水的“能力”（压强）进行工作。可以说，水力采煤工艺中“水”的运用如同炮采工艺中的“炮”的重要性一致。当然，该工艺对于水资源的运用程度相较于其他工艺而言较高，对于水资源的污染程度也将大大提高。但是，此种工艺对于我国开采煤层条件较差的地区具有较为重要的实用性。其主要由高压供水系统、煤水运提系统及脱水系统三部分组成并进行综合性运用。而其所需的劳动力较轻及相对于其他工艺而言相较简易操作的特点也让众多的企业积极运用。

二、掘进支护技术的应用

（一）掘进支护技术

煤矿掘进支护技术是巷道支护技术中一类重要的技术类型。结合煤矿掘进支护技术，可以极大地提高煤矿采集工作的安全性和稳定性，随着相关科学技术的发展，巷道支护技术也取得了全方位的发展、突破，支护在煤矿开采中起着保护的作用。支护在煤矿开采中担负着施工人员的安全及煤炭运输的通畅问题。在巷道支护形式中，通常包括摩擦支柱、液压支柱、及U型钢等。其支护力主要作用在周围岩石表面。在锚杆支护中，人们通常以金属件、聚合物件等制为杆体并进行使用以限制周围岩石岩体的活动，并以此来稳定及使其保持连续变形。其对应的支护方式也会随着具体的工作环境而发生相应的改变。相关工作主要是实现为煤矿提供定向化的安全保障。并且相关技术还应当在不断的使用过程中得到相应的创新、创造，来提高相关技术使用的安全性和稳定性。

（二）喷射混凝土

喷射混凝土技术能够使煤矿开采现场分裂的岩体得到良好的结合。技术人员只需要按照要求在巷道壁以及岩体分裂的部位喷射混凝土，就可以使组成巷道的岩体的粘合性得到有效提高，出现碎裂的岩土也可以在混凝土的作用下紧紧黏结在一起。为了有效确保煤矿开采工人在进行地下作业时的安全性，进一步提高掘进支护工作落实的质量，喷射混凝土的手段是十分有效的。因为该技术不仅能够提高岩石的稳定性、安全性和有效排除煤矿开采过程的安全隐患，而且还能够有效提高地下煤矿环境中巷道的稳定性。

（三）锚杆支护

工作人员通过灵活的放置锚杆的方法，可以使煤矿开采施工现场的边坡力学状态实现有效的调整。如果施工现场边坡的岩土因为外界作用而出现形变，则很有可能会导致巷道的稳定性明显减弱，因此工作人员可以利用锚杆支护的方法，向岩土施加作用力以提高其强度。而且锚杆支护还适用于岩土松动的情况，因为合理控制锚杆的位置能够有效提高松动岩土的稳固性。技术人员在应用锚杆对现场环境进行支护处理之前，必须要对煤矿开采现场的岩石分布情况、岩土稳定性等进行严格的考察，然后再结合专业知识选择最合适的锚杆支护方式，为后续煤矿开采工作提供一个更加安全可靠的施工环境。

（四）钢筋网支护

钢筋网支护手段也在我国煤矿开采工作中得到了广泛的应用。如果施工现场的土壤和地质环境比较适合开展煤矿开采施工，那么掘进工作的工作量和工作难度会降低。而如果工作人员需要在岩石比较脆弱、岩围松动的施工现场进行煤矿开采作业，则塌方等安全事故发生的概率将会明显提升。为了能够有效降低尺寸较小的岩石掉落对开采工作的影响，技术人员可以通过钢筋网支护技术有效解决该问题。工作人员可以通过提高挂网质量的方法，在保证网密度的基础上确保全段面都具有网络分布。钢筋网支护能够有效的降低掉落岩石对施工人员安全的影响，而且也能够有效降低巷道内岩石出现坍塌的概率。

（五）钢支撑

钢支撑的作用是有效增加岩石的强度和刚性，即使巷道中的岩石受到了来自外界的压力，也能够在钢支撑技术的辅助下有效避免形变问题的出现。为了能够充分发挥钢支撑在提高施工现场安全性方面的作用，技术人员需要基于充分了解施工现场的前提下，在格栅钢结构、工字钢架结构等等钢支撑结构方式中选择最优方案。当工作人员已经完成了巷道开挖作业之后，需要及时计算钢支撑结构安装的间距，完善钢支撑技术应用方案后第一时间落实，确保巷道的稳定性符合煤矿开采工程的要求。除钢支撑以外的其他支护方式的原理一般是利用一定的材料增加岩石粘结力或强度，以此有效的提高地下开采环境中岩体的强度。但是钢支撑是基于岩土本身的结构和刚度，通过最大化的发挥岩土自身的优势以提高其稳定性。而且在开展实际的掘进支护工作时，技术人员可以根据实际情况将钢支撑与其他支护技术进行混合使用，使得支护的效果能够得到进一步提高。

（六）支撑技术在掘进中的应用

我国煤矿开采大多属于井工开采，且我国煤矿地质环境较为复杂，支护技术难度系数较大，在掘进支护过程中，要综合考虑地质环境，比如断层、节理发育等，这些复杂的地质条件环境都给巷道支护带来一定的难度。对于巷道掘进支护来说，如果地质环境较好，支护工程整体较为简单，支护工程量也会大幅度减少。而对于那些地质环境较为复杂掘进环境，在进行煤矿掘进支护时，需要综合考虑地质环境，选择合适的支护方式。然而矿山地质环境作为一个不可控因素，会随着掘进巷道的深入而不断变化，这也给煤矿掘进巷道支护带来挑战。因此，煤矿掘进巷道支护选择时，要综合考虑煤矿实际情况和矿山地质环境。如果对应煤层具备相对较为稳定且强度较高，并且顶部没有压力的地质环境时，其巷道产生变形的概率就相对较低，并且其形变量也不会过大，此时施工方可以结合喷浆支护等相关作业形式。其次，如果对应的巷道煤层内部结构稳定，顶板具备较小的压力是可以选择相应的锚杆支护技术。如果当现场实际的施工环境不具备优异的稳定性，并且其巷道顶板具备较大的压力时，需要结合定向化的支护工艺来对其进行管控，例如结合金属管以及相关强度较大的支撑材料。

其次，在对应的开挖支护工作中，针对不同的挖掘施工环境状况以及不同的工作内容，施工方需要合理的选择适当的支护材料。在对相关支护工艺进行结合使用的过程中，还需要全面平衡施工安全与施工效率之间存在的矛盾关系。因此在该过程中，施工方要实现对相关设备定向化的选取，在对设备型号进行选取的过程中，还需要与经销商共同地实现对现场施工状况的定向勘察，并且根据相关设备实际的操作需求，对操作人员落实定向化的技能培训。

三、结束语

总体来说，煤矿产业属于我国经济增长中非常重要的能源基础，在实施煤矿开采工作时，一定要结合煤矿矿区具体情况，来合理科学地选择和应用开采技术，以提高开采效率。除此之外，也需重视煤矿开采中的掘进支护技术的合理选择与应用，由此提高煤矿开采安全性，保证开采工作人员人身安全。并且还需将开采与掘进支护技术有效地融合在一起，以提高煤礦开采效率及安全性，促进煤矿产业的不断发展，并同时提高煤矿企业竞争力。

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