煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用

摘要：在煤炭采矿工程中，巷道掘进与支护技术是确保采矿作业安全、高效进行的关键环节。巷道作为地表与矿体间进行连接的基础性通路，不仅是煤炭传送与运输的必要路径，更是实现通风与排水等作业的关键性工程。因此，合理应用巷道掘进支护技术，对于维护巷道稳定性、保障作业人员安全、提高采矿效率以及延长巷道使用寿命具有重要意义。

关键词：煤炭采矿工程、巷道掘进、支护技术

引言：煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用路径涉及多个方面，包括掘进方法的选择、掘进工艺的优化、支护方式的选择、支护设计的优化以及安全管理等。只有综合考虑这些因素，并根据实际情况进行科学规划和实施，才能确保巷道掘进和支护技术的有效应用，提高采矿作业的效率和安全性。未来，随着科技的进步和采矿行业的发展，巷道掘进和支护技术将不断革新和完善，为煤炭采矿工程的发展提供更加有力的支持。

一、煤炭采矿工程巷道掘进支护技术的应用重要性

（一）维护巷道稳定性

巷道掘进过程中，由于地应力的作用，巷道围岩往往会发生变形，甚至垮落。通过合理的支护措施，可以有效地控制围岩的变形，防止其垮落，从而确保巷道的通畅和稳定。支护技术如锚杆支护、混凝土支护、预留煤柱支护等，能够增强巷道围岩的承载能力，减少围岩变形和垮落的风险。特别是针对软岩地层，支护技术的应用尤为重要，它能够稳定岩层结构，增强对外部因素的抵抗力，确保巷道掘进工作的顺利进行。

（二）保障作业人员安全

在巷道掘进过程中，作业人员需要频繁地进行各种操作，如挖掘、运输等。如果巷道围岩不稳定，随时可能发生垮落，对作业人员的生命安全构成严重威胁。通过支护措施，可以大大降低这种风险，为作业人员提供一个相对安全的工作环境。例如，锚索支护技术在大跨度断面支护中具有较好的受力效果，能够有效防止巷道围岩崩塌问题；U型钢支护技术整体受力均匀，不易单点受力，能够有效增强巷道围岩的稳定性，保障作业人员的安全。

（三）提高采矿效率

稳定的巷道可以减少因围岩垮落而导致的停工时间，从而确保采矿作业的连续性。支护技术的应用，如全螺纹锚杆支护技术，不仅提高了巷道掘进的实际效率，还降低了支护成本投入。同时，支护措施还可以为采矿设备提供一个稳固的支撑平台，使其能够更高效地进行作业。例如，混凝土支护技术与锚杆支护技术联合使用，能够固定围岩，防止岩石脱落，确保采矿设备的稳定运行，从而提高采矿的整体效率。

（四）延长巷道使用寿命

支护结构能够有效地抵抗围岩的变形和垮落，从而减缓巷道的损坏速度。通过合理的支护措施，可以延长巷道的使用寿命，减少巷道的维修成本。例如，永久性支护技术中的混凝土支护，能够大幅度增强煤矿周围岩壁的保护作用，降低因开采而导致周围岩壁出现问题的概率。这不仅有助于保持巷道的稳定性，还为采矿作业提供了更长时间的支持。

（五）适应复杂地质条件

在复杂地质条件下，巷道掘进与支护技术面临着更大的挑战。然而，通过科学地运用掘进和支护技术，如优化巷道设计、选择合适的支护材料等，可以将围岩和支护体组成一个整体，扩大使用范围，提高巷道的承载能力。例如，针对软岩巷道底鼓问题，可以采用增加底角锚杆支护和底板锚杆限制巷道变形的方法；同时，从改变围岩应力分布角度入手，在软岩巷道旁开挖泄压槽或充填区，使自由区巷道应力降低。

二、煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用中存在的问题

煤炭采矿工程中的巷道掘进和支护技术，是确保采矿作业安全、高效进行的关键环节。然而，在实际应用中，这些技术仍面临着一系列问题，这些问题不仅影响了采矿作业的效率，也对作业人员的安全构成了潜在威胁。以下是对当前煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术应用中存在问题的详细分析。

（一）掘进技术存在的问题

煤巷开凿施工须充分顾及地形状态的影响。煤田周边地质结构千差万别，地质结构复杂、煤层结构变化频繁的部位，掘进作业难度大，支护工序复杂，需要周密实施。在煤巷掘进施工中，普遍采用钻爆法，但这种方法操作效率不高，且对巷道周边岩体的结构应力产生不利影响。装药量的把控是一个难点，装药量不匹配或位置选择不合适，会严重影响煤巷的围岩支护品质。目前，我国煤矿巷道掘进的机械化程度约为60%，智能化尚处于起步阶段。掘进工作面空间狭小、作业工序复杂，掘、支、锚、运协同作业困难。现有技术尚难以实现复杂条件下的各工序自动化连续作业。

（二）支护技术存在的问题

国产掘进机、掘锚一体机的可靠性较低，对复杂围岩条件的适应性较差。截割部、液压系统、电控系统、传感器等故障率高，设备综合开机率低。尚缺少高效的临时支护设备，锚固、铺网等工艺流程的自动化程度较低。此外，在巷道支护形式的选择上，部分煤矿企业过于依赖传统经验，未能根据巷道围岩的实际情况进行科学选择。在稳定或较稳定的围岩中，以锚、网、喷结构形式支护最为理想；但在不稳定和极不稳定的岩层中，单靠一种支护形式难以取得满意效果。

（三）其他问题

巷道掘进和支护作业环境恶劣，存在强干扰、高粉尘、狭长作业空间等问题。这些问题不仅影响了作业人员的身体健康，也制约了掘进和支护设备的定姿、定位。由于我国煤层赋存条件复杂多样，巷道掘进和支护设备对不同巷道围岩条件的适应性差异很大。前期巷道快速掘进和支护研发投入分散、资金投入不足，导致相关技术与装备的研发进展缓慢。

三、煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用路径

煤炭采矿工程中的巷道掘进和支护技术，是确保采矿作业顺利进行和保障作业人员安全的关键技术。随着科技的进步和采矿行业的发展，巷道掘进和支护技术也在不断革新和完善。下面将探讨煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用路径，以期为相关从业者提供参考。

（一）巷道掘进技术的应用路径

巷道掘进方法的选择需根据地质条件、施工要求、设备状况及安全因素等多方面考虑。常见的掘进方法包括钻眼爆破法、掘进机掘进法、盾构法等。

（1）钻眼爆破法：适用于多种地质条件，操作简单、易于掌握、设备简单、安全可靠。根据炮眼直径和深度的不同，可分为浅孔爆破法、中深孔爆破法和深孔爆破法。

（2）掘进机掘进法：具有掘进速度快、效率高、巷道成形规整、岩体免遭炮震破裂、施工质量好等优点。特别适用于煤层与岩层交替出现的场合，具有较强的适应性和灵活性。

（3）盾构法：是一种相对高效的井巷掘进方法，使用盾构机进行掘进。盾构机可以根据需要进行液压推进或泥水平衡推进，在挖掘的同时进行隧道的衬砌施工。特别适用于长距离、大断面的隧道掘进。

（二）优化掘进工艺

在掘进过程中，应精确测量巷道的腰线和中线，以确保掘进方向的准确性和巷道坡度的控制。同时要根据巷道的地质条件和掘进方法，合理布置炮眼的位置、深度和角度，以提高掘进效率和巷道成形质量。选择性能稳定、适应性强、效率高的掘进设备，如先进的掘进机、装运设备等，以提高掘进速度和作业安全性。

加强掘进过程中的安全管理严格按照爆破规程进行操作，确保爆破器材的质量和性能符合要求，加强爆破作业的安全管理和监督。采取有效的通风防尘措施，确保施工现场的空气质量符合安全标准，减少粉尘和有害气体的危害。持续加强电气安全管理，确保电气设备的正常运行和作业人员的安全。

总结：煤炭采矿工程巷道掘进支护技术的应用对于维护巷道稳定性、保障作业人员安全、提高采矿效率以及延长巷道使用寿命等方面具有重要意义。在实践中，应根据不同的地质情况，合理地选用合适的巷道掘进和支护工艺，并通过运用现代化的科技手段来达到提高煤矿企业综合经济效益的目的。

参考文献：

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[2] 赵连欢.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].内蒙古煤炭经济， 2024（12）：136-138.

[3] 李绍华.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术分析[J].  2024.