煤矿采矿工程中巷道掘进和支护技术应用

煤炭很早就被人类开发出了能源价值，虽然这种能源的分布范围广，但是它的形成速度明显滞后于人类的使用速度。当前社会各领域对这类资源的需求较多，并且需求量持续增加，这也导致现有的煤炭能源储量大幅减少，为了开发出充足的、可用于社会发展以及日常生活中的煤炭能源，煤矿企业开始大力挖掘深层能源。煤矿企业开采重心的转移虽然可以在一定程度上缓解煤炭能源紧缺的问题，但是也会导致开采过程更为艰难、危险。此外，自动化技术与煤矿开采的融合并不彻底，导致开采环节繁杂、开采任务艰巨，并且很多工作必须由人工完成，机械替代率较低。为了保证工作者的安全，提高开采效率，本文将围绕巷道掘进和支护技术展开探究，通过分析技术应用情况，为之后的开采工作提供相应的帮助。

一、煤矿采矿工程中巷道掘进技术的应用

（一）软岩巷道掘进中的技术应用

在这种巷道掘进技术的应用场景中，岩石的强度比较差，容易产生变形现象，所以在应用巷道掘进技术时，应该选择对围岩的稳定性影响小、可以随掘随支的技术类型。相比于钻眼爆破技术、连续采煤机掘进技术，综合机械化掘进技术更适合在这种场景中应用，该技术在掘进速度方面占据显著性优势，并且不会对围岩造成严重性破坏。以某煤矿采矿工程为例，在开采作业中遇到了软岩巷道，经过实地勘察发现，周围的岩石强度非常低，如果采用强度冲击比较大的爆破方法，很有可能会导致巷道失稳，岩壁发生严重形变。基于此，该工程在实际掘进的过程中，采用了“锚索支护+ 悬臂式掘进设备”的作业方案，不仅大幅降低了作业的安全风险系数，而且作业速度可以达到 0.8\~1 千米/月；围岩变形程度介于 50\~80 毫米之间。相较于钻眼爆破法的作业速度（0.5\~0.7 千米/月）、变形程度（80\~120 毫米），综合机械化掘进的表现更为出色。

（二）硬岩巷道掘进中的技术应用

在大多数的煤矿采矿工程中，巷道围岩的硬度比较高。在选择破岩掘进设备以及技术时，主要参考围岩的硬度。虽然对比新型技术。钻眼爆破法的安全风险更高，准备工作耗时更长，但是在硬岩巷道中可以展现出自身的特长，合理布设炮眼、科学搭配炸药配方，可以击碎硬度比较大的岩石。例如，在某个煤矿采矿工程中，作业人员遇到的巷道围岩硬度较高，在布设炮眼时，采用了液压凿岩台，在爆破时采用了经过优化调整的爆炸物。相较之下，钻眼爆破法对应的平均进尺（0.65\~0.8 千米/月）、单循环进尺（2.8\~3.0 米）以及设备成本（150\~200 万元）等指标水平均优于综合机械化掘进技术（0.4\~0.6 千米/月、 1.5～2.0 米、300\~400 万元）。

（三）断层区域掘进技术的应用

由于地下情况具有一定的不确定性，因而在掘进过程中可能会发生各种情况，其中断层对施工作业的影响比较显著，分析原因，这种结构对应的区域的岩层已经出现了断裂现象，岩石分散程度高，难以明确受力情况，一旦支撑结构失效，巷道就会坍塌。以某煤矿采矿工程为例，作业人员在巷道掘进时遇到断层区，对此，作业人员先从整体上进行了断层勘察，同时明确了这一区域的结构情况以及主要受力情况。然后采用了“超前锚杆支护 + 小断面掘进机”的作业方案。在该工程案例中，在使用掘进机械时，要注意不要过度扩大作业范围，每次进行掘进时，其范围不能低于 1.5 米，不能超过2 米。

二、煤矿采矿工程中巷道支护技术的应用

（一）U 型钢支护技术的应用

在煤矿采矿工程中，巷道掘进作业可能会因为多种因素的影响而受到过大的应力挤压，从而出现变形、坍塌等情况。在这种场景下，可以应用U 型钢支护技术。但是，仅采用这种支护技术的效果不理想，为了强化巷道固化效果，在掘进作业中要采用临时支护技术，可以采用“锚杆 +U 型钢”支护方案，实现对顶板围岩的加强支护，提高开采的安全性和稳定性。

（二）锚杆支护技术的应用

锚杆支护指的是依次进行围岩钻进作业，形成孔洞，并在孔内置入锚杆，然后进行紧固加压，让锚杆与周围的岩石构成一个整体，共同发挥承载作用。这种支护技术的应用场景受地质条件的约束较小，尤其适用于围岩自稳能力较强的巷道。如果巷道围岩的稳定程度为中等，则这种支护技术可以抑制变形现象的发生，减小顶板下沉量，一般不会超过80 毫米。在应用这种技术时，锚杆长度的选择主要取决于围岩的地质条件、潜在破坏范围等。以某煤矿采矿工程为例，在该工程中进行开采时，作业人员遇到了多种地质条件，在最稳定的地质条件下，当潜在破坏范围为0.5\~1 米时，锚杆的长度要控制在 2\~2.5 米之间；在稳定程度中等的地质条件下，当潜在破坏范围为 1～1.5 时，锚杆的长度要控制在2.5\~3 米之间；在最不稳定的地质条件下，当潜在破坏范围为1.5\~2 米时，锚杆的长度要控制在3\~3.5 米之间。

（三）锚索支护技术的应用

锚索支护技术指的是在围岩深部搜索稳定性良好的点位，并将锚索固定在此处，然后进行紧固加压，使巷道围岩受到支撑力。在连接操作中，一般采用钢绞线作为连接材料，这种材料的强度优异，且韧性极强。因为锚索固定点位于围岩深部，所以可以形成较大的锚固力，支护效果比较理想。在地层深度开采煤矿或者遇到高地应力的情况时，可以采用锚索支护为掘进作业提供支撑。以某煤矿采矿工程为例，作业人员在巷道掘进的过程中遇到了高地应力的区域，并采用了这种支护技术，支护后的变形情况有明显改善，支护前后巷道变形量之差最大为80 毫米。

三、煤矿采矿工程中巷道掘进和支护技术的应用优化策略

（一）工艺优化策略

在掘进工艺优化中，需要考虑到掘进方案与地质条件的匹配度，如软岩用综合性机械法、硬岩用钻爆法。同时优化作业流程，提升各道作业工序之间的连续性与设备协同性，减少等待时间。在支护工艺优化中，优先采用 MQT-130/3.2 型气动锚杆钻机，以提高钻孔效率与质量；优先考虑注浆技术，注入水泥砂浆或树脂增强锚固力。

（二）安全保障策略

在煤矿采矿工程中，作业人员在掘进过程中会受到粉尘污染、有害气体等的伤害，为了保证作业人员以及作业环境的安全性，应该强化通风防尘技术、安装气体监测设备。同时，规范施工流程，加强安全培训与监管，提升作业人员的安全意识和应急处置能力，保障施工安全。

（三）设备管理策略

在煤矿采矿工程中，巷道掘进与支护技术的专业性强，且比较依赖机械设备。在施工中要强化设备管理，定期检修。煤矿企业应该设立专门的部门分类养护设备，同时规范操作流程，防止误操作引发故障。

总结

综上所述，因为煤矿采矿工程存在一定的安全风险，所以本文从技术应用的角度出发，针对这类工程中常用的巷道掘进、支护技术的应用情况以及应用优化策略进行了研究分析，为同类工程提供了参考，进一步确保了工程施工的安全性。

参考文献：

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