采矿工程巷道掘进和支护技术的应用

宋文超

摘 要：在煤炭采矿工程掘进施工过程中，需要利用专门的掘进设备进行破煤与装煤作业，并且将煤炭运输到指定位置，煤矿巷道掘进机是最常用的掘进设备，不仅安全高效同时配备了完善的运输设备，可有效提高掘进效率和采煤效率。但是不可否认的是，煤矿巷道掘进工程系统且庞大，需要工作人员对掘进过程进行详细规划，才能最大程度的保证巷道安全。当巷道空间脱离于岩层时，必须采取合适的支护技术对采掘巷道进行支护与加固。锚杆支护技术是全球煤炭行业应用最为广泛的支护技术，能够为巷道掘进技术的应用奠定坚实基础。本文对采矿工程巷道掘进和支护技术的应用进行探讨。

关键词：煤矿工程;巷道掘进技术;支护技术;具体应用

1煤炭采矿工程巷道掘进技术与锚杆支护技术应用的影响因素

1.1巷道围岩强度

在巷道掘进过程中，技术人员必须结合实际情况最大程度的为综采巷道提供保护支撑，切实保障煤岩体的整体稳定性，这也就要求技术人员必须要对围岩的坚硬程度进行深入考虑。如果在锚杆支撑作用力不断增加时，围岩可以提供足够的荷载力，那么就会取得较好的支护加固效果，能够保证顶板位移出现较小变化。所以，在巷道掘进和锚杆支护技术应用过程中，巷道围岩强度是工作人员需要详细考虑的因素之一。

1.2地应力

在煤矿掘进过程中矿山压力会发生相应变化，并对煤炭的安全开采带来一定不利影响。例如，如果在掘进过程中出现围岩变形、断裂或者位移，都会对人工支护结构带来更大压力，严重时甚至容易引发塌陷事故。也就是说在矿山压力的作用下，人工填充物、支护结构、煤层与围岩之间会存在着不同的力学挤压现象，也就是常说的矿山压力显现。矿山压力显现会严重威胁煤炭开采的安全性，需要技术人员采取有效措施缓解和避免这一问题的产生。通常情况来说，在煤炭的掘进过程中，技术人员必须要合理處置采空区并选择适合的支护结构，从而有效控制应立场改变与围岩变形，确保煤炭开采的安全进行。掘进与回采是煤炭开采的重要环节，对于回采工作面来说，应用支护技术的最主要目的就是控制好顶板岩层，避免顶板冒落和坍塌，所以采空区处理与工作面支撑保护统称为顶板管理的支护技术。

1.3巷道断面形状与尺寸

在煤炭采矿工程巷道掘进施工过程中，需要技术人员详细计算巷道四周的围岩应力，然后结合实际情况进行科学的支撑与调整。因为在巷道掘进施工过程中不同的断面形状对应着不同的应力分布，若想起到最大的支护效果，就必须科学控制断面形状，从而实现对应力分布的优化调整。

2煤矿巷道掘进技术应用要点

2.1做好地质勘察工作

在煤矿巷道掘进施工之前，技术人员必须对地质构造和周围环境进行详细勘察，并且能够对在掘进过程中的所有不利因素了然于胸，同时采取有效措施进行预防与处理，最大程度的提高掘进效率与掘进安全性。例如，煤矿企业可以采用三维地震综合勘探技术，为掘进方案和掘进技术的选择提供详细的数据参考。

2.2做好瓦斯排放工作

在煤炭采矿工程巷道掘进施工时，工作人员不仅要对支护技术与支护方案进行深入考虑，同时也要对掘进环境进行全面分析。因为在煤矿巷道的掘进过程中，不可避免的会产生瓦斯气体，一旦瓦斯浓度超限极易引发爆炸事故，要求技术人员必须采取科学方式做好瓦斯排放工作，并对巷道中的瓦斯含量进行动态监测，确保掘进环境安全。

2.3做好通风防尘工作

在煤矿巷道掘进过程中，巷道中会漂浮着大量的烟尘粉末，为了确保掘进工作的顺利进行，切实保障掘进工作者的人身安全，要求工作人员必须精准计算巷道中的最大通风量，科学设计通风系统，确保巷道内部风压符合施工要求。同时能够利用通风机尽可能多的排除有害气体和灰尘，确保巷道内温度和湿度适宜。

3常见的煤炭采矿工程巷道支护技术

3.1锚索支护技术

如果在煤矿巷道掘进过程中存在软岩情况，因为软岩结构的稳定性较差并且极易发生形变，因此必须需要采取有效的支护措施对巷道结构进行支护。锚索支护技术能够有效应对软岩结构，能够提高软岩结构的整体稳定性和可靠性。

3.2锚杆支护和锚注支护技术

软岩是一种十分常见的围岩类型，为了最大程度提高巷道支护效果， 工作人员就可以利用强度较高的锚杆，并对锚杆施加一定的预应力，以此来提高围岩的承载性能，降低围岩的剪切变形。锚杆支护技术是现如今最为常见的巷道支护技术，不仅成本较低同时应用简单，能够结合围岩形变量适当调整支护强度。但是在高应力的制约下，并非所有的锚杆支护都能呈现出主动的支护效果。锚注支护方式则主要采用灌浆的方法来提高围岩的荷载力，同时也可有效提高围岩抵御地下水侵害的能力。

3.3U型钢支护技术

巷道在掘进过程中很容易在高应力的作用下发生变化，通过加装金属支架可有效降低应力对巷道的影响。U型钢支护技术在应用过程中对金属支架的伸缩性有着极高要求，一旦围岩发生变形可迅速起到支护效果，但是却无法在围岩变形前进行提前支护。巷道在掘进过程中面临着十分复杂的地质环境和围岩环境，如果围岩为深部软岩，那么支护难度会被进一步增大，如果单纯的采用上述某一种支护方法，支护效果并不理想，所以现如今已经形成了锚杆锚索联合支护及锚注网、锚喷网联合支护技术等，将不同的支护技术进行联合使用，可以促进每一种支护技术发挥出最大价值， 可明显提高支护效果，因此现如今已经在煤矿掘进过程中有着重要应用。

4煤炭采矿工程巷道锚杆支护技术应用

锚杆支护的最主要作用就是对围岩进行保护，同时能够对破碎离层与围岩裂缝变形进行优化控制。锚杆支护技术在应用过程中可以保证支护区域内的围岩具有良好的稳定性和承载力，同时能够利用锚杆将地质应力进行分散，避免应力集中。锚杆支护技术在应用之前技术人员要强化支护网支撑刚度，并增加薄弱部位的锚杆支护数量，最大程度的提升围岩表面的支撑约束能力，同时限制巷道破碎区的纵向延伸量。如果巷道情况较为复杂，为了提高加固效果可以进行二次支护加固，如此一来不仅可以有效提高围岩的支撑保护强度，同时也可在一定程度上实现支护网的柔性操作， 那么一旦围岩出现破碎或者变形等紧急情况时，就可以适当释放围岩能量，最大程度的保证巷道掘进安全。（1）使用配套的锚杆支护体系。为了提高锚杆支护效果，工作人员一定要严格把关螺母质量，一定要使用锚杆专用螺母，以此来提高锚杆支护结构的整体抗压能力。（2）加厚锚杆托盘。锚杆支护技术在应用过程中很容易出现托盘变形的情况，所以工作人员一定要结合巷道掘进的实际情况适当增加锚杆托盘的厚度和强度，确保其抗变形能力符合施工要求。（3）采用动态监测技术。动态监测技术可以及时发现锚杆支护技术在应用过程中存在的薄弱环节与安全问题，并且实现精准定位，工作人员可以以此为依据优化调整支护方案，不断提高支护结构的支撑强度，确保掘进过程的顺利进行。

结束语：综上所述，为了实现煤炭的高效安全开采，要求煤矿企业的工作人员必须对巷道的掘进技术和支护技术进行深入研究，促进技术的最大应用。掘进巷道的安全不仅是实现煤炭安全开采和运输的前提，同时也是煤炭开采人员生命安全的最直接保障，所以为了推进我国煤炭行业的长远发展，就必须要求技术人员对现有的掘进技术和支护技术进行创新与完善，为安全生产奠定技术基础。

参考文献：

[1]蒋力帅.工程岩体劣化与大采高沿空巷道围岩控制原理研究[D].北京：中国矿业大学，2016.

[2]丁国峰.沿空动压巷道围岩稳定性分析及非均匀支护技术研究[D].北京：中国矿业大学，2014.