煤掘进工作中高强支护技术的应用研究

＊柴志勇

（霍州煤电集团金能煤业有限公司调度室 山西 031400）

1.关于掘进工作工作面高强度支护技术简要概述

高强度支护技术，主要应用在煤矿井下巷道的支护。在应用这项高强度支护技术之前，技术人员要做好准备工作，对施工的巷道环境和相关数据进行全面考察，然后制定科学的施工计划，确保技术的有效利用。在高强支护技术应用期间，施工人员必须明确该技术的应用目的和作用。但实际研究表明，多数煤矿地下施工条件复杂，技术水平普遍较低，而利用高强度支护技术，对提高巷道支护强度，降低施工中各种事故安全的发生频率十分显著。通过利用高强辅助支护技术，可大幅提高巷道施工的安全性，有效避免安全事故的发生，同时也防止了冒顶事故对井下巷道的破坏，也为事故救援争取了更多的时间。但在煤矿开采和巷道掘进工作中，为利用高强度支护技术的优势，技术人员必须对煤矿井下开采情况进行深入了解，全面分析支护技术应用条件和实施效果。在高强度支护技术应用中，要提高对巷道顶板的支护能力，以更有效地保护作业人员的安全，保障煤矿企业的正常运营。

2.高强支护技术的作用及原理

全社会对煤炭资源需求增长，促使煤矿产量的持续增高。如果煤矿企业采用传统的采煤方法，就难以满足社会发展的需求。因此，高强度支护技术的应用，避免了传统井下采煤及掘进工作面的安全隐患。合理的将该支护技术应用于煤炭掘进工程，可大幅提高工程施工效率。煤炭开采活动通常在地下进行。由于巷道工作面受到围岩的应用冲击，很容易导致顶板倒塌。利用工作面超强支护技术，可为施工人员提供相对安全的施工环境，预防安全事故的发生。掘进工作面应用高强支护技术，不仅有效提高了掘进作业的效率，而且促进了煤炭开采的产量。在实际掘进工作中，由于井下掘进工作面围岩松软，如果不能有效利用其支护技术，将难以控制巷道的掘进方向和质量，并影响掘进工作面整体效率。此外，巷道承受着巨大的压力，如果不合理进行控制就会坍塌。而高强支护技术的应用，科学的避免上述问题，加快了矿山巷道施工速度，提高了掘进工作面的安全性。就该技术的特点而言，其要求相对较低，但在工作中要评估各种因素对技术应用效果的影响。利用垂直锚杆的优点，经过科学估算完成工作面的支护作业。在确定锚杆的支护长度和选择直径后，要控制对巷道围岩的承载能力。在支护设计过程中，技术人员必须合理设计锚杆间距离，以有效提高支护设计的科学性。通过高强支护技术的应用，解决各掘进巷道的变形问题，减少围岩应力作用对掘进工作产生的影响，提升了煤矿企业效益。

3.高强度支护技术特点

在实际工作中，传统煤矿开采多集中在地表区域。但随着社会经济的发展和进步，对煤矿产量的需求不断增加。这也使更多先进的技术逐步被应用，煤矿开采浅表向深层地下延伸。通常情况下，由于围岩结构、地质等因素影响，煤矿巷道顶板经常发生坍塌。为保证煤矿井下掘进生产的顺利运行，多数企业都在积极的采用高强支护技术。不仅实现了加固顶板，保持巷道整体稳定的作用，同时也保证人员工作的安全性。在实际应用中，高强支护技术的特点有：首先是技术人员在采用高强支护技术中，不仅对主要巷道进行加固，还对提升其有效荷载发挥了重要作用。由于有效提升了巷道的承载能力，因此提升了巷道内的安全稳定。其次，进行高强支护技术，对员工的操作要求总体上来说不高，所以实际操作简单，减少了企业的资金投入。其三，该技术在非常恶劣的采矿条件下也正常使用，方便灵活。其四，通过全面应用高强度支护技术，煤矿企业能有效降低巷道的养护成本，延长了巷道使用寿命。同时在采用该技术前，充分考虑了环境和围岩情况，能优化选择进行联合支护的方法。通过科学的设计方案，保证了巷道掘进工作的顺利进行，改善了人员工作的安全性。

4.高强支护技术应用现状分析

目前，国内煤矿支护技术还处于起步的阶段。尤其是高强支护技术，研究时间相对较短。虽然高强支护技术的利用，对煤矿企业产生了积极影响，但尚不能为煤矿开采提供完善的支护，其配套施工技术也存在一定的问题，影响实际应用效果。首先，在高应力区以及应用延空留巷施工技术时，高强度支护技术存在一定的使用缺陷。由于煤炭掘进工作面受到多种因素影响，许多技术在开采中无法发挥作用，导致掘进工作面和煤炭开采进度不平衡，无法正常继续。其次，煤矿施工人员在使用支护技术时，也会遇到一些技术和操作问题，如施工技术的水平很低，操作过程不符合规范要求。导致高强度支护技术在施工过程中，出现重大失误。其三，巷道曲率是巷道掘进作业中的一个主要问题。在施工过程中，计算或工作失误都会在造成巷道支护力不足的问题。其四，煤矿企业应高度重视煤炭开采过程。当采矿过程出现巷道支护问题时，会造成巷道严重变形，并对采矿工作产生不利影响，导致冒顶事故发生，如果施工人员不加以防范，会带来灾难性后果。要发挥高强度支护的作用，在使用前必须分析该技术的特点和工作原理，以确保能够满足煤炭巷道支护的要求。

一般情况下，不同的高强度配套支护技术具有不同的特点，工作人员必须了解开采围岩环境和掘进巷道的实际情况，然后合理选择组合支护技术，使整个支护技术框架得到优化，煤矿巷道断面的支护强度控制在合理范围内，提高掘进工作的支护质量。同时，技术人员在开始掘进作业前，须对煤矿井下施工环境收集数据，以便科学制定支护实施方案。高强支护技术的结构简单，可以有效减少施工人员的工作量，增加企业收益。在掘进工程中，技术人员也要根据情况，对支护技术方案进行适当完善，进一步增强巷道支护的稳定性。

5.高强支护技术在巷道掘进和采煤工作中的应用

从目前来看，为提高煤矿巷道整体安全性，煤矿企业往往实施高强支护技术，以有效提高采煤过程安全及施工质量。

一是利用煤矿专用支护型钢进行支护。由于地理环境因素会对煤矿生产及掘进工程产生直接影响。在掘进工作面围岩相对稳定的情况下，技术人员通常采用型钢结构进行工作面的支护，以对围岩起到良好的加固效果。在此过程中，技术人员必须控制支护型钢支架的拉伸和剪切性能，确保支护系统满足工程面支护要求。同时必须要对钢架的承载力进行有效控制，提升型钢支架的载荷能力。

二是可伸缩支护。它是煤矿井下比较常见的支护形式。伸缩式支架与其他支护形式有很大不同，它能有效适应于煤矿开采的各种作业环境以用横截面较小的掘进巷道。技术人员要通过分析研究工作面情况，提高可伸缩支架的承压能力。

三是工作面预留煤柱技术。它是比较传统的支护技术。在采煤工作面的上、下顺槽间隔一定距离设置煤柱，利用煤柱自身的支护能力起到支护顶板的作用。该方法操作简单，还能可以满足巷道排水的需要，但缺点是巷道掘进工作量大，煤炭资源回收率低，并且对顶板围岩条件要求比较高。

6.煤矿井下掘进高强支护技术

(1)喷射混凝土支护技术

在煤矿开采过程中，喷射混凝土是比较重要的支护技术，有效解决了岩层支护问题，通过及时加固，帮助工作面更好地完成掘进工作，提高了周围岩石的稳定性。喷射混凝土技术必须考虑喷射混凝土的特点，以提高巷道支护工程的整体效果。一般情况下，在安全稳定的压缩空气条件下，能增加喷涂时的支护效果，提高掘进巷道的稳定性和安全性。在喷涂过程中，水泥砂浆以直接喷涂为主，而干混凝土操作时应与砂浆混合。在操作过程中，施工人员应严格控制物料的合理利用避免浪费。此外，要及时对各种材料和设备的情况进行合理的数据分析，为改善和加强支护研究提供有效的数据支持。

(2)高强度联合支护技术

高强联合支护技术的应用，有主动性支护的特点，与其他支护方式相结合，进一步提升工作面的支护效果。如可以应用锚固支护与型钢框架支护的结合，增加对周围岩石的支护效果。在实践支护过程中，采用组合支护技术能有效解决煤矿掘进巷道支护变形的问题。将支架连接到巷道的顶部和两侧围岩，内部和外部支护通过锚杆协调。支架的作用是增加对巷道支护的作用，再通过喷射混凝土将围岩进行封闭以提高对巷道的支护效果。使用高强联合支护技术可以主动对煤矿周围的岩石进行支护，达到固定支护周围岩石的效果。

但联合支护技术的使用应，合理的结合支护方案的具体情况，并且要对支护周围岩石施加预应力，以有效提高支护安全。另外联合支护的使用还体现在广度上，可综合多种支护方式，解决不同支护方式的缺陷。例如：锚杆与钢型材进行联合应用、锚杆与锚索联合去接等，具体要根据掘进巷道的具体条件合理进行选择以实现对掘进工作面的有效支护。

(3)锚杆支护技术

锚杆支护广泛应用于煤矿开采和巷道掘进工程。作为高强度支护的重要手段，其应用可以有效地对掘进巷道的围岩进行支护。通过对锚杆的连接、加固过程，实现稳定巷道围岩的作用。在具体的使用过程中，通过对岩层或稳定地层的锚固方法，保护被破坏的岩层空间结构，主动加固岩层，保证了掘进巷道作业环境的安全。在锚杆支护技术下，组合锚杆技术更为常用，通过组合梁的共同作用，在煤矿掘进巷道中形成梁状结构，防止了顶板脱落现象。需要注意的是，锚杆安装完成后，必须进行有效的加固，施加一定的预紧力，形成合理的锚杆组，在围岩内部形成相对封闭并具有主动承载力的组合梁结构，提高了锚杆支护效果。通常情况下，锚杆支护技术专注于煤矿掘进作业工作面的支护，并具有较高的安全防护效果。

此外，在煤矿巷道掘进过程中，采用联合锚杆支护技术，还应注意优化掘进支护方案。在原有支护方案的基础上，对特定的围岩条件进行整体考虑。根据巷道的结构、断面、作用、承载能力等因素，完成详细的优化和支护设计，然后根据设计计算支架和锚杆支架数量和位置。考虑到巷道连续作业，在施工期可能发生周围岩石变形的现象，通常要增加锚杆的长度来加固围岩的支护强度。同时，应用锚杆支护要做好锚杆质量的验证工作。必须通过承载力测试的方法，满足锚杆足够的锚固力，才能起到支护掘进工作面的效果[4]。

(4)型钢支护技术的应用

我国煤炭资源较为丰富，但开采条件与先进国家相比还算相对落后。有的煤矿井下生产条件非常差。在恶劣的环境下，煤炭开采和巷道掘进工作会非常困难，同时也对井下工人的生命构成了威胁。因此，煤矿企业须利用现有的矿用型钢资源，对掘进工作面进行加强支护，以促进掘进巷道的顺利完成。在使用型钢支护掘进的过程中，操作人员要严格控制好型钢支架的抗压强度，同时控制好掘进指标，以满足企业实际生产需要。此外，还应根据实际情况，设计好掘进支护段钢材的承载力，以保证满足掘进过程中的最大强度，防止在巷道掘进过程中发生冒顶片帮等工程意外[1]。

(5)光面爆破加锚喷联合支护技术

通过使用光面爆破技术加锚喷射混凝射技术，可有效控制岩石掘进及支护过程的稳定性。其原理是通过科学使用炸药量以及合理布置掏槽眼以及周边辅助眼，减少对围岩的破坏。同时通过锚网喷技术及时对暴露的围岩进行封闭，起到加固岩石作用。采用合理应用该技术，可全面增加掘进工作面及巷道的稳定性，有效预防安全事故的发生，提高掘进工作质量和效率。对整个矿建工程的产生了重要影响。如该技术可有效预防在施工中发生岩层脱落的现象。因为主要锚杆发挥了其良好的支护作用，起到悬吊梁和组合拱的作用，对巷道整个体岩体起到加固的作用。并对围岩产生连续的主动作用力。在整个巷道掘进过程中，除了发挥巷道加固的作用能力外，还起到补强作用，防止了发生危险事故的可能性，延长井下巷道的使用寿命，减少了矿建资金投入[2]。

(6)使用高强支护技术的注意事项

目前，整体来说煤矿开采和掘进技术的应用，取得了良好的成果。虽然掘进工作面高强度支护的使用十分普遍，但在实施中仍然存在一些重要问题需要解决。技术管理人员必须将重点放在以下几方面的内容。

①在高强支护技术使用前，负责掘进工作面管理人员和施工人员，必须先到井下现场进行全面勘查和分析。在此过程中，全面了解松弛圈和顶板岩层的情况。获取准确数据后，及时优化和调整施工方案，以确保掘进工作安全顺利进行。

②在高强支护技术使用时，技术人员要仔细检查设备是否齐全，以及性能使用状况。同时，应让有经验的员工参与掘进工作面的支护工作。在进行支护作业时，如使用锚网索（杆）时，应在槽钢（托盘）与锚索（杆）之间有足够的支撑力，以全面增加对巷道的支护强度。以更好提升巷道支护效果。

③另外，在煤矿掘进开采过程中，为保证支护技术的作用，人员应深入工作现场，根据掘进面情况优化支护措施和方法。以保证工作面支护的效果。在使用高强度支护时，煤矿企业要做好对支护技术人员的专业培训，以有效提高施工人员的综合素质和操作能力。

④施工人员在进行工作面支护技术时，如人员对支护技术没有足够的理解，或没有掌握支护技术，则很难充分发挥高强支护的作用。因此，在进行工作面高强度支护前，必须要确保人员成功掌握各项支护技术及关键操作环节[3]。

7.结束语

总之，煤炭开采中发生的安全事故是无法绝对避免的。为有效减少掘进工作面安全事故的发生，要科学地应用各项技术措施和合理的支护技术，为巷道提供有效支护力，保护煤矿工人的作业安全。提高企业的经济和社会效益。为煤炭企业的发展发挥积极促进作用。