煤礦巷道掘進和支護技術(shù)的應(yīng)用分析

鄭全紅

摘要：煤礦巷道是實現(xiàn)煤礦地下深部開采的通道，其安全可靠性對煤礦的生產(chǎn)有著重要的影響。煤礦巷道的掘進和支護是煤礦開采關(guān)注的重點問題。本文介紹了煤礦巷道的一些施工方法，分析了錨桿支護技術(shù)在巷道支護的應(yīng)用以及存在的問題，可以為煤礦相關(guān)技術(shù)人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：煤礦開采;巷道;掘進;支護技術(shù)

1 引言

在我國煤炭資源埋藏較深，大多數(shù)煤礦需要通過井工開采。而巷道是實現(xiàn)煤礦井工開采的重要途徑。因此，如何開掘巷道并進行合理的有效地支護是眾多煤礦工程技術(shù)人員關(guān)注的問題。巷道的掘進是指采用一定的方法對規(guī)定區(qū)域的巖體或煤巖進行破碎，形成一定的工作空間，這個空間叫做巷道。由于礦山壓力的存在，巷道會變形發(fā)生破壞，為了保證巷道的穩(wěn)定性，需要采用一定的方法對巷道進行支撐和保護。在煤礦開采過程中，巷道的掘進和支護是煤礦生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)。這個過程很容易受到地質(zhì)條件、施工的設(shè)備以及支護技術(shù)的影響。巷道空間要以周邊煤層與巖體為基礎(chǔ)，通過支撐保護巷道空間，從而為煤炭運輸與開采提供有效條件。為此，本文介紹了煤礦巷道掘進施工的方法以及注意事項，并對巷道的錨桿支護技術(shù)的影響因素進行了分析。

2 煤礦巷道施工及注意事項

對于煤礦開采中巖石巷道，目前多采用鉆眼爆破的方法進行施工。而對于煤層中的巷道，可以通過多臺煤電鉆進行施工，在施工時要對巷道的位置進行合理的規(guī)劃。在巖巷施工時要重點關(guān)注施工的方案以及施工管理，在進行爆破時應(yīng)該選擇合適的爆破參數(shù)，主要有鉆孔深度、裝藥形式、鉆孔傾斜的角度等等。合理的安排爆破、裝巖以及支護三個工序的關(guān)系，有助于實現(xiàn)巷道的快速掘進。在進行煤巷施工時，在進行鉆眼時要充分考慮到煤層的開采厚度，然后安排好炮眼之間的間距。工程師應(yīng)該在平面掘進施工圖中，對炮眼的位置及參數(shù)要進行合理的設(shè)計。與此同時，要根據(jù)掘進巷道的實際情況選擇合理的炮眼，在定位過程中要遵循一定的原則。相比較而言，煤層比巖層要軟，在進行掘進時可以采用單向掏槽方式進行掘進。在掘進過程中，炮眼的深度要根據(jù)地質(zhì)情況而定，若巷道的斷面較小時，可以采用的是復(fù)合掏槽式掘進。隨著掘進的深入，遇到程度較深的炮眼時，要視具體情況而論。若煤層中存在較軟的夾層時，施工人員應(yīng)該首先在軟煤層內(nèi)進行掏槽作業(yè)，一般情況下需要布置3個傾斜角度處于60°～90°之間的掏槽。在遇到巷道斷面較小的情況下，不需要采用炮眼進行輔助作業(yè)。鉆眼爆破法已經(jīng)成為煤礦巷道掘進的一種重要方法，在煤巷掘進時可以實現(xiàn)對煤炭資源的開采，這個過程需要將掘出的煤運出。裝煤是一件復(fù)雜費事的體力勞動工作，在現(xiàn)場施工時，通常采用ZMZ型裝煤機（如圖1所示）進行輔助作業(yè)。這種類型的裝煤機是通過履帶式行走的方式運輸煤，在礦山狹窄的環(huán)境內(nèi)靈活，具有高效持續(xù)性強的優(yōu)點，目前在掘進工作面得到了廣泛的應(yīng)用。

在煤礦施工過程中，為了進行快速的巷道掘進，需要連續(xù)的進行破煤、裝煤作業(yè)。這種情況一般需要用到煤礦巷道掘進機，其具有安全高效的掘進功能，實現(xiàn)在掘進過程中的連續(xù)作業(yè)。巷道掘進機通過配置的運輸設(shè)備，形成的高效流水作業(yè)，提高了煤礦巷道的掘進速度?？偠灾锏赖木蜻M是一項復(fù)雜的工程項目，在施工前需要做好科學(xué)的規(guī)劃。為了保證巷道的安全，在巷道空間開挖出來后，需要采取有效的方法對巷道進行支護。目前，錨桿支護技術(shù)已經(jīng)成為煤礦巷道支護的主要手段，經(jīng)過實踐證明，煤礦錨桿支護的應(yīng)用有助于提高煤礦開采的產(chǎn)量。

3 錨桿支護技術(shù)的影響因素

為了保證錨桿支護的有效性，需要對影響錨桿支護技術(shù)的因素進行分析。主要有以下幾個方面，下面分別進行分析。

在巷道進行錨桿支護時，錨桿支護直接作用于巷道周圍的巖石。如果巷道周圍的圍巖強度較高，在采用錨桿支護后巷道的變形可以得到有效的控制，巷道的安全穩(wěn)定性得到了保證。根據(jù)巖石力學(xué)理論，巷道周圍的圍巖應(yīng)力主要是由周圍的巖石承擔(dān)，支護只起到小部分作用。因此，巷道支護效果主要取決于圍巖對地應(yīng)力的承載能力，如果圍巖強度較高，對地應(yīng)力的作用較大時，頂板的變形能得到有效控制，從而支護的效果較好。因此，在采用錨桿進行巷道支護時，應(yīng)該重點關(guān)注巷道周圍的巖石強度。

錨桿支護的關(guān)鍵是控制礦山壓力對煤礦巷道的影響，礦山壓力是巷道發(fā)生變形和破壞的關(guān)鍵性原因。礦山壓力對煤礦開采會有一定的損害，例如煤層被壓松、人工支撐物擠壓變形或斷裂，甚至出現(xiàn)巖層及地表位移或塌陷事故的發(fā)生。在礦山壓力的作用下，巷道發(fā)生變形或破壞的現(xiàn)象稱之為“礦山壓力顯現(xiàn)”。礦山壓力是煤礦開采過程中發(fā)生事故的一個重要的誘導(dǎo)因素。為了減輕礦山壓力顯現(xiàn)帶來的負面影響，需要采取有效的措施對工作面進行支撐，對采空區(qū)進行控制改變圍巖應(yīng)力場，實現(xiàn)煤礦開采的安全作業(yè)?，F(xiàn)代主流回采工作面支撐保護手段就是控制好頂板巖層，因此，將工作面支撐保護與采空區(qū)處理統(tǒng)稱為頂板管理的支護技術(shù)。在巷道進行錨桿支護時，巷道的斷面對支護的效果也會產(chǎn)生影響。巷道的斷面增加時，礦山壓力的顯現(xiàn)更加劇烈，所需的支護剛度更大。巷道掘進施工過程形成不同的斷面形狀會產(chǎn)生不同的應(yīng)力分布，因此要對斷面的形狀進行合理控制，使其對應(yīng)力分散起到較好的作用。

4 錨桿支護技術(shù)的應(yīng)用

錨桿支護可以對破碎的圍巖進行加強，有效的控制圍巖上出現(xiàn)的裂紋以及破碎帶。在采用錨桿支護后，支護區(qū)的圍巖的完整性得到了保證，提高了煤礦巷道的穩(wěn)定性。錨桿支護可以使巷道圍巖周圍的應(yīng)力向圍巖深部轉(zhuǎn)移，分散了巷道周圍的應(yīng)力。在面對軟巖回采巷道時，應(yīng)該采用多種方式聯(lián)合進行支護。首先采用支護網(wǎng)對巷道圍巖整體進行強化，對薄弱的部分要采用組合梁連接錨桿進行支護，這樣可以提高巷道圍巖的整體剛度，實現(xiàn)對巷道周圍破碎區(qū)的有效控制。其次，要進行二次支護，以實現(xiàn)對巷道的加強支護，使支護的效果達到最佳?？梢圆捎靡欢ǖ娜嵝灾ёo，這樣可以保證在圍巖發(fā)生破裂時，能快速的釋放圍巖破裂產(chǎn)生的能量，降低發(fā)生危險的可能性。

為了更好的發(fā)揮錨桿支護的作用，在進行巷道支護時要對使用的錨桿配件的質(zhì)量進行嚴格的把關(guān)。對于圍巖應(yīng)力較大的情況，可以將普通的錨桿螺母換成專業(yè)的錨桿螺母，這樣可以實現(xiàn)錨桿整體支護效果的最大化。在實際應(yīng)用過程中，為了避免錨桿的托板由于受力過大而變形破壞，需要對錨桿的托板進行加厚處理，以提升支護的有效性。在支護完成后，應(yīng)該對錨桿支護的效果進行檢驗，這個過程可以采用動態(tài)監(jiān)測技術(shù)，通過實時監(jiān)測錨桿的受力狀況，可以發(fā)現(xiàn)錨桿支護的問題并做出相應(yīng)的改進。對于支護過程中出現(xiàn)的錨桿失效現(xiàn)象，要及時的采取補救措施，以免出現(xiàn)更多的錨桿失效。

5 小結(jié)

在煤礦開采過程中，保證掘進巷道的速度有助于保證工作面的高產(chǎn)高效。煤礦巷道的掘進速度與多種因素有關(guān)，需要煤礦根據(jù)自身的實際條件做出相應(yīng)的改進。煤礦巷道的安全問題也是重要的問題，其安全性關(guān)乎著整個安全生產(chǎn)。因此，必須采取有效的措施對掘進巷道進行支護。本文首先介紹了煤礦巷道的掘進方法，然后分析了影響巷道支護效果的一些因素，最后簡單分析了錨桿支護在實際應(yīng)用過程中應(yīng)該注意的問題。可以為煤礦相關(guān)技術(shù)人員提供一定的參考。

參考文獻：

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