煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术措施

摘要：煤矿产业作为基础性行业，关系着国家能源格局、经济发展与人们生产生活。近年来，随着我国煤矿资源长期、持续开发，浅层资源变少，逐渐开始挖掘深层资源。面对复杂、恶劣的煤矿开采环境，煤矿企业应正确利用与优化巷道掘进、支护技术，在完成资源开发任务的基础上，保障工作人员的生命安全，推动煤矿产业可持续发展。基于此，本文主要阐述煤矿采矿工程巷道掘进与支护技术，分析技术要点并解析支护技术内容，提出巷道掘进与支护技术应用的有效对策，以此防范安全事故，为后续开采工作提供一定的技术支持。

关键词：采矿；巷道掘进；支护技术

煤矿是重要的自然资源，直接影响现代社会发展进程。当前，工业生产对煤矿资源的需求提高，采矿工程数量增多、规模扩大。在开采作业过程中，煤矿企业会遇到一些安全问题，危害施工人员安全、降低项目效益。对此，要想提高煤矿采矿工程安全等级，可借助施工技术完善工程体系，例如，巷道掘进与支护技术可以提高开采率，防范风险。

一、煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术概述

（一）煤矿采矿工程巷道掘进概述

我国煤矿产业发展时间长、规模大，煤矿采矿工程项目具有较为丰富的经验，例如，综合机械化开挖、锚喷联合开挖等，采用不同挖掘方法应配备不同的挖掘设备、制定不同的挖掘方案，从而构建完善的挖掘框架。经过长期发展，煤矿采矿工程项目巷道掘进渐渐构建了集挖掘为一体的项目体系，统一管控工程设备，既能提高作业效率，也能实现连续作业目标。综上所述，煤矿采矿工程巷道掘进时，应全面、综合分析显示环境，制定具有良好适配性的方案，提高综合应用水平。

煤矿采矿工程项目巷道掘进受多种因素影响，例如，地质条件、围岩强度等。掘进作业过程中，地质条件具有客觀性，如果作业环境存在岩体硬度超标等情况，既会降低掘进速度，提高掘进难度，也会埋下安全隐患。由此，要确保巷道掘进的安全性和稳定性，应深入调查与研究矿区地质环境，评估作业的可行性，制定良好的掘进方案。围岩强度也直接影响着掘进效率，应通过围岩负载程度评价负载能力，如果程度过高，会提高地面压力，减少顶板位移量，在此过程中满足掘进与支护要求。

（二）煤矿采矿工程巷道支护技术概述

煤矿采矿工程项目巷道支护以掘进为前提，应制定具有良好适配性的支护处理方案，增强围岩结构的平稳性与可靠性。从我国煤矿掘进施工的现状看，支护技术较多，应根据巷道具体情况选择合适的支护方案。例如，如果支护力同时作用于围岩表层与内部，需采用锚杆与锚索支护方法。

煤矿采矿工程巷道支护的作用在于建立完善的煤矿线路保护机制。不能让掘进作业与支护作业保持独立，应加强二者之间的联系，最大程度上发挥支护技术作用，促进掘进工程稳定开展，最终提高煤矿工程开采质量。同时，如果掘进作业过程中遇到不可控因素，例如软岩等，需要采用合适的支护处理方法。

二、煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术应用的重要性

煤矿企业面临复杂、多变且危险的地下环境，开采作业时易受多种因素影响。为顺利开展煤矿采矿工程，煤矿企业应提前制定开采方案、落实开采流程，保证规范、安全开采。同时，采矿人员应根据现实情况，如煤矿分布等，加强场地支撑，构建相对安全、稳定的作业环境，在整个开采过程中，既能顺利采掘与运输煤矿资源，也能保障工作人员生命安全。采用巷道掘进与支护技术能顺利、有效地挖掘煤矿资源，并在规定工期内完成开采任务。同时，面对塌方等事故，运用这两种技术也能从根源上防范，提高煤矿企业的各种效益。

三、煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术要点

（一）巷道掘进技术要点

巷道掘进作业时，应做好作业方案制定、地质勘察、资源选择以及技术筛选等工作，建设严格、完善的技术监管机制并将其落实到掘进作业全过程中，先分析工程作业具体情况，然后根据规范、标准等管理掘进方案和技术，提升巷道掘进工艺水平，规范化施工。技术要点如下：

1.制定方案

在全面、详细的调查与研究后，应制定科学、高效的作业方案。一般情况下，企业会选择专业挖掘设备进行矿区大断面连续开挖，采取持续或间断式运输方案。但需要注意，此方案适用于具有稳定地基的矿区环境中。如果采用综合机械开挖，应配备输送机组合等设备，并根据工程的具体状况选择挖掘机类型，以此顺利开展项目作业。

2.地质勘察

技术人员应根据项目标准、要求等开展地质勘察工作，掌握围岩强度、结构性能等参数，根据相应信息数据构建模型，模拟作业情况、预估作业风险。

3.资源选择与管理

既要合理选择作业材料与设备，又要加强管理，在提高掘进效率的同时，保障作业的安全性和稳定性，以此实现巷道规划设计目标。例如，采用针眼爆破时，应将炮眼深度控制在合理范围内，运用煤电钻进行动态调控。

4.安全监控

相较于常规作业，煤矿采矿工程作业环境较差，要想确保掘进工作有序、安全，可运用通风、降尘技术，为开采人员创造良好的作业环境。现场会布设机械通风机，开采单位根据当地自然环境制定设备运行方案及流程等。同时，成立专门的检测部门，检测通风装置运行情况并及时排查故障，定期开展设备运维与养护工作，让其始终维持高效的运行状态。

（二）巷道支护技术要点

煤矿采矿工程项目中，煤矿企业与开采单位制定并实施支护技术方案，在掘进作业过程中降低对围岩的影响并防控安全事故。巷道掘进后，其周围应力呈集中状态并相应降低强度。此阶段，如果围岩应力大于强度数值，会破坏岩体，如果围岩强度小于强度数值，要保持稳定状态。基于此，根据松动圈理论可知，围岩的松动圈会影响支护效果，加大松动圈，提升支护难度，对此，应立足于围岩松动圈，选择合适的支护方案。L大于150cm时，可通过组合拱明确喷锚网；L处于40～150cm之间时，可采用锚杆支护方法；L小于40cm时，可采用喷射混凝土支护方法。

四、煤矿采矿工程巷道支护技术

（一）常规支护技术

1.锚杆支护

在煤矿采矿工程巷道支护技术中，锚杆支护是基础的支护技术，既能提高支护效果，也能提升巷道围岩结构的承载力，具有适应性强、安全性高以及稳定可靠等优势。由此，锚杆支护技术广受欢迎。

锚杆支护技术能完善与优化巷道结构，恢复破损结构。采用混凝土支护处理技术时，为防控压力引发的开裂风险，可运用锚杆修复部分区域，控制开裂，降低巷道损坏率。同时，如果巷道中出现浮石，通过锚杆支护岩石也能防控岩石滑落，确保巷道安全。此外，锚杆支护技术还能解决底鼓问题，巷道地面凸出后会阻碍后续作业，过去，施工人员会直接去除凸出位置，但此现象频发，无法从根源上解决，而采用锚杆支护技术能解决此问题，拉近底板位置，防止凸出。

2.永久性支护技术

永久性支护技术也被称为混凝土永久性支护模式，主要采用混凝土材料并搭配锚网喷洒技术方案等，可以增强煤矿岩壁的稳定性。同时，永久性支护技术与掘进技术搭配，安装锚杆、喷涂标钉，让混凝土处理符合作业规范与标准。喷洒混凝土后，施工人员应安装钢筋网并覆盖混凝土，以此提高支护水平，让岩壁厚度维持稳定，避免出现塌方等事故。

3.棚式支护技术

开采作业前制定并实施支架技术方案，运用金属支架，既能提高支护强度，又能确保工程项目质量与安全。但随着我国煤矿产业发展，开采规模与范围扩大，锚杆支架技术应运而生，具有良好的支护效果。采用棚式支护技术时，可根据巷道围岩稳定情况制定技术方案，可以将围岩稳定性分为非常稳定、稳定、中等稳定、不稳定、极不稳定五类，据此选择合适的巷道棚式支护形态。此外，应预估与计算巷道围岩量，此数据也是考察围岩稳定性的标准之一，还可以采用数据分析阀等，根据巷道顶底板岩层平均单向抗压强度等计算数值，明确设备运作阻力与巷道支架承载力，以此根据开裂程度掌握具体棚距。

（二）特殊支护技术

在特殊条件下，开采单位应有针对性的选择支护技术。首先，采用具有一定强度且能随意伸缩的锚杆开展一次支护作业，在巷道变形量达到一定程度后进行第二次支护处理。二次支护常结合锚杆支护与注浆加固，应主要采用全长锚固锚索等元件并运用地应力水速凝材料进行注浆作业，将孔洞深度控制在2.5m左右。如果某矿区地应力较大，采用可伸缩 U型钢支架支护结构。其次，结合锚索、喷射加钢丝等构建完善的混凝土支护处理体系，将压力限制在巷道底板区域并进行二、三次起底处理。

（三）支护系统设计

在煤矿采矿工程项目中，巷道支护项目具有复杂性与综合性的特点，应根据实际情况针对性选择支护技术，并确保设计思路规范、科学，集地质勘察、项目设计、作业监测等为一体，为巷道支护系统运行提供可靠数据。第一，应根据项目实际情况评估作业区域的围岩应力状态等，掌握具体参数，进行地质力学评估，确保评估内容符合实际。第二，采用有限差分数值模拟分析方法并搭配相应的工程类比系统模式等，建设方案选择与评估机制，确保各项工作有序开展，提高计算的精准性。第三，经过初始设计后，根据项目方案开展施工活动。第四，动态监测作业现场，工作人员应详细掌握技术方案应用效果。如果选择锚杆支护，应掌握锚杆受力状况、围岩深度位移等。第五，获取充足、精准的数据后，应优化设计。第六，重复上述流程，直到设计趋于完善并能确保支护效果长期稳定。

五、煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术的应用

（一）合理选择掘进设备

在煤矿采矿工程项目中，常见的巷道掘进设备为钻机、电控开关等。此类设备能保障巷道安全，提高作业效率。钻机是一种按照预先设定程序加工矿物材料的机械设备，在开采作业中，钻机始终发挥着重要作用，影响着煤矿资源开采质量。电控开关能提高系统运转速率，也能控制供电电路电压等。发现电线故障时，可利用电控开关保护断路器，作业过程中，应根据作业需求与现实情况选择合适的机械设备。

（二）强化安全作业意识

煤矿采矿工程巷道掘进与支护作业过程中，把安全放在首要地位。一方面，应实时控制施工质量，加强施工管理。在煤矿开采过程中，如果地质环境变化会产生安全事故，可进行井下作业并制定应急处理方案。另一方面，掌控各类风险因素，例如，水文环境变化、作业未佩戴安装装置等，强化管理层与基层施工人员的安全作业意识，从根源上防范风险。

（三）收集并控制巷道掘进与支护参数

巷道掘进与支护直接影响煤矿开采效率，由此，第一，严格控制巷道掘进与支护各项参数，制定科学的作业方案。第二，做好顶板岩屑清洁工作，根据设计要求加强防护，以免出现漏煤等问题。第三，控制煤尘污染，以免增加瓦斯发生爆炸带来严重的损失。第四，加强对坏损、报废设备的管理，降低经济损失。第五，通过延长锚杆长度降低采空區压力，但应将直径控制在合理范围内，以免影响锚杆的稳定性。第六，控制锚杆间距，提高锚杆负荷力，进而提高支护效果。

六、结语

综上所述，在我国能源体系中，煤矿产业处于重要地位。当前，各行业、领域对煤矿能源需求逐渐增加，提升了资源开采压力。与浅层资源开发相比，深层煤矿资源开发面临更加复杂、多变的环境，提高了安全风险。对此，企业应提高对巷道掘进与支护技术的重视程度，掌握技术要点并合理选择支护技术，例如，锚杆支护技术、棚式支护技术等，强化安全意识、掌控具体参数，选择合适的机械设备，为工作人员提供稳定、安全的作业环境，持续提高开采效率，促进我国煤矿产业的可持续发展。

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作者简介：李新永（1980），男，陕西省渭南市人，工程师，本科，主要研究方向为采矿工程、煤矿智慧化、煤矿机械设备。