煤礦巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的質(zhì)量探討

高偉民　王振興　王鈺

摘 要：在煤礦開采過程中，巷道的掘進(jìn)和支護(hù)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(hù)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(hù)巷道空間，從而為煤炭運(yùn)輸與開采提供有效條件。為此，本文介紹了巷道的錨桿支護(hù)技術(shù)的影響因素，并對煤礦巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：煤礦;巷道掘進(jìn);支護(hù)技術(shù)

引言

如何合理有效地開挖巷道支護(hù)是許多煤礦工程技術(shù)人員關(guān)心的問題。巷道掘進(jìn)是指利用一定的方法將巖體或煤巖在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)破碎，形成一定的工作空間，稱為巷道。由于礦山壓力的存在，巷道將發(fā)生變形破壞。為了保證巷道的穩(wěn)定性，必須采取一定的支護(hù)方法。

1 錨桿支護(hù)技術(shù)的影響因素

為了保證錨桿支護(hù)的有效性，有必要對影響錨桿支護(hù)技術(shù)的因素進(jìn)行分析。

錨桿支護(hù)在巷道中應(yīng)用時，錨桿支護(hù)直接作用于巷道周圍的巖石。如果巷道周圍圍巖具有較高的強(qiáng)度，錨桿支護(hù)后巷道變形能得到有效控制，保證巷道的安全穩(wěn)定。根據(jù)巖石力學(xué)理論，巷道周圍圍巖應(yīng)力主要由圍巖承擔(dān)，支護(hù)只起到很小的作用。因此，巷道支護(hù)的效果主要取決于圍巖對地應(yīng)力的承載力。圍巖強(qiáng)度越高，地應(yīng)力作用越大，頂板變形就能得到有效控制，支護(hù)效果越好。因此，采用錨桿支護(hù)巷道時，應(yīng)注意巷道周圍的巖石強(qiáng)度。

錨桿支護(hù)的關(guān)鍵是控制礦壓對巷道的影響，而礦壓是巷道變形破壞的關(guān)鍵原因。礦山壓力會對煤礦開采造成一定的破壞，如煤層松動、人工支架擠壓變形或斷裂，甚至發(fā)生巖層和地表位移或塌陷事故。在礦壓作用下，巷道變形破壞現(xiàn)象稱為“礦壓顯現(xiàn)”。礦山壓力是煤礦開采過程中發(fā)生事故的重要誘發(fā)因素。為了減輕礦山壓力的負(fù)面影響，需要采取有效措施對工作面進(jìn)行支護(hù)，控制采空區(qū)改變圍巖應(yīng)力場，實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)?，F(xiàn)代主流的工作面支護(hù)手段是控制頂板巖層，因此，工作面支護(hù)和采空區(qū)治理統(tǒng)稱為頂板管理支護(hù)技術(shù)。錨桿支護(hù)在巷道中應(yīng)用時，巷道斷面也會影響支護(hù)效果。當(dāng)巷道斷面增大時，礦壓增大，支護(hù)剛度增大。在巷道開挖過程中，不同的斷面形狀會產(chǎn)生不同的應(yīng)力分布。因此，應(yīng)合理控制截面形狀，以更好地發(fā)揮應(yīng)力分散作用。

2 煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)質(zhì)量控制

煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)是通過多種工序構(gòu)成，是挖掘煤礦巷道的關(guān)鍵內(nèi)容?，F(xiàn)階段，我國主流的煤礦巷道挖掘技術(shù)主要有多巷道掘進(jìn)、較差換位掘進(jìn)技術(shù)以及綜合性機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)。綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)是一種通過多種機(jī)械設(shè)備協(xié)作掘進(jìn)的傳統(tǒng)化技術(shù)，主要在煤巷、半煤巖巷以及全巖巷中掘進(jìn)應(yīng)用，綜合應(yīng)用機(jī)械化的掘進(jìn)技術(shù)在我國煤炭開采中具有較為顯著的優(yōu)勢特征。

2.1 選擇恰當(dāng)?shù)木蜻M(jìn)設(shè)備

在選擇掘進(jìn)設(shè)備時，需要考慮兩大方面的因素。一方面是煤礦本身的自然環(huán)境和煤礦的質(zhì)量問題，自然環(huán)境包括煤礦巖層的受力程度，受力程度決定了采用何種掘進(jìn)方式;煤礦質(zhì)量決定了采用何種設(shè)備開采，硬質(zhì)煤礦要求掘進(jìn)機(jī)的截齒堅(jiān)硬度較高，松軟質(zhì)煤礦則要求截齒硬度較低。另一方面，要考慮掘進(jìn)機(jī)各部件的性能。截齒是落煤的主要工具，它在切割煤巖時承受不斷的壓力、切應(yīng)力和沖擊負(fù)荷，在切割煤炭過程中，會磨損截齒，不斷的與煤巖摩擦?xí)菇佚X溫度升高，這就要求截齒有較高的耐用性和耐沖擊性。

2.2 多巷掘進(jìn)以及交叉換位掘進(jìn)技術(shù)

多巷掘進(jìn)以及交叉換位掘進(jìn)技術(shù)是一種掘進(jìn)以及支護(hù)同時進(jìn)行作業(yè)的技術(shù)手段。交叉換位掘進(jìn)技術(shù)主要是通過采煤機(jī)、錨桿鉆車等進(jìn)行施工作業(yè)?，F(xiàn)階段，我國在施工中主要通過鉆爆法進(jìn)行施工，其主要的方式進(jìn)行先根據(jù)要求進(jìn)行打眼施工，然后放炮，在進(jìn)行掘進(jìn)施工的一種方式。較為常見的鉆爆法就是通過氣腿鑿巖機(jī)械進(jìn)行施工作業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)對大規(guī)模的鉆爆作業(yè)施工。而在常規(guī)施工中鉆爆法適應(yīng)性較強(qiáng)、相對較為便捷，應(yīng)用范圍相對較為廣泛，可以適應(yīng)不同環(huán)境中的不同施工作業(yè)，在施工過程中要綜合地質(zhì)條件的具體變化合理的調(diào)賬鉆爆法，根據(jù)工程狀況形成較為成熟、穩(wěn)定的施工計(jì)劃方案，有序開展。

2.3 提高掘進(jìn)機(jī)截割技術(shù)

當(dāng)今社會對煤炭的使用量需求不斷增多，人們也在不斷擴(kuò)大礦井的開采規(guī)模，巷道斷面也因此變大，在巷道內(nèi)進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時，機(jī)械受到的圍巖應(yīng)力便回不斷增大，這就增加了，在巷道內(nèi)進(jìn)行施工作業(yè)的危險指數(shù)。巷道結(jié)構(gòu)是由機(jī)械所創(chuàng)造的截面來決定的，穩(wěn)固的巷道需要高技術(shù)的截割工藝。如果在巖層較為堅(jiān)硬，結(jié)構(gòu)相對完整處進(jìn)行巷道掘進(jìn)，可由中心切入，先鉆出一個較小空間，再由中心向四周進(jìn)行掘進(jìn)，這樣可使巷道斷面成型相對整齊，開出的煤也因此比較勻稱，且相對整齊的巷道受力也均勻，不會對巷道以外的巖層有較大的壓力。另一方面，如果巖層堅(jiān)硬程度較低，巖層間有多處裂縫，則需要在鉆進(jìn)機(jī)械作業(yè)后立即對巷道進(jìn)行支護(hù)作業(yè)。且鉆進(jìn)機(jī)械需要分多次進(jìn)行，每次進(jìn)行的深度也不宜過大。例如，對于結(jié)構(gòu)性較差的巷道來說，可先切隔2/5寬的巷道，進(jìn)行安全支護(hù)后，在切割剩余部分的巷道。

3 煤礦巷道支護(hù)施工質(zhì)量控制

煤礦巷道支護(hù)技術(shù)是一種避免巷道圍巖破壞，保障巷道安全的技術(shù)手段。通過此種技術(shù)可以有效的穩(wěn)定周邊圍巖，保障巷道安全挖掘施工。現(xiàn)階段，主要應(yīng)用的支護(hù)技術(shù)主要有棚式、錨噴、砌碴等多種支護(hù)技術(shù)手段。

3.1 臨時性支護(hù)技術(shù)

巖層受到掘進(jìn)影響相對較小，其采取的支護(hù)措施則就會直接影響后續(xù)的施工作業(yè)，施工人員要綜合實(shí)際狀況通過臨時性的支護(hù)措施做好處理。此種支護(hù)設(shè)置可以應(yīng)用木質(zhì)或者液壓支柱施工，具有良好的圍巖加固作用。在應(yīng)用此種方式的時候，工作人員不僅僅要保護(hù)支護(hù)質(zhì)量，就要合理控制強(qiáng)度以及拆卸，保障其便捷性。金屬支架也是一種臨時性的支護(hù)措施與手段，在施工中要綜合實(shí)際狀況合理處置。

3.2 永久性支護(hù)技術(shù)

永久性的支護(hù)技術(shù)是一種保持巖層永久穩(wěn)定性的基礎(chǔ)保障，也是在掘進(jìn)施工中較為常見的支護(hù)性方式，其主要方式如下：

3.2.1 錨桿支護(hù)技術(shù)

加固頂板巖層，支護(hù)設(shè)施類型繁多，例如材質(zhì)為玻璃鋼的復(fù)合性錨桿，此種活動設(shè)施在安裝中要做好內(nèi)部端頭位置的結(jié)構(gòu)調(diào)整，合理控制錨桿的尺寸，保障其可以與鉆孔相適應(yīng)。錨桿與巖層中具有銳角夾角，操作人員在處理中要合理的控制角度。錨固劑具有錨桿加固的作用，工作人員要做好攪拌施工，要連續(xù)施工，進(jìn)而在根本上保障支護(hù)的效果與質(zhì)量。

3.2.2 預(yù)制鋼筋混凝土支架

此種支架在施工中因?yàn)榛炷翉?qiáng)度與硬度適宜，具有良好的承載力，可以有效的滿足支護(hù)的實(shí)際需求，因此其主要制定方式為支架形式。在進(jìn)行支架施工匯總，工作人員要做好梁柱接口連接質(zhì)量的合理控制，避免因?yàn)樯炜s性差等缺陷影響質(zhì)量。操作人員要將其與吊環(huán)前探梁有效聯(lián)系起來，通過組合的方式進(jìn)行支護(hù)施工，在巷道中根據(jù)狀況布置不同數(shù)量以及強(qiáng)度的支架，通過吊環(huán)固定支架，保障單根的支架與吊環(huán)強(qiáng)度之間的適應(yīng)性，做好臨時性的支護(hù)處理，進(jìn)而保障其支護(hù)效果與質(zhì)量。

結(jié)束語

在采煤過程中，保證巷道掘進(jìn)速度，有利于保證工作面高產(chǎn)高效。煤礦巷道掘進(jìn)速度與諸多因素有關(guān)，需要根據(jù)煤礦實(shí)際情況加以改進(jìn)。煤礦巷道安全也是一個重要的問題，其安全關(guān)系到生產(chǎn)的安全。因此，必須采取有效措施對掘進(jìn)巷道進(jìn)行支護(hù)。

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