煤礦開采技術(shù)與掘進支護技術(shù)探討

周遵勇

【摘要】煤礦開采是我國經(jīng)濟獲得增長的主要支柱性產(chǎn)業(yè)之一，所以煤礦開采過程中的安全性問題、開采效率問題以及環(huán)境污染這些問題現(xiàn)已成為社會所關(guān)注的關(guān)鍵問題。在煤礦開采中，需要使用科學(xué)并且合理的開采技術(shù)，然而在此過程中還需嚴格遵從開采標準，在保證開采過程人員安全的情況下，不斷提升開采效率。另一方面，在當前競爭激烈的煤礦經(jīng)濟市場環(huán)境中，煤礦企業(yè)一定要增強安全技術(shù)管理，對安全采礦和支護技術(shù)加強應(yīng)用，結(jié)合這些情況，對煤礦開采技術(shù)與掘進支護技術(shù)進行了深入細致的分析，可為提升煤礦開采效率，做好支護工作提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】煤礦開采;掘進支護;技術(shù)

引言：煤礦挖掘一直都是高危行業(yè)，也是國家重點關(guān)注的行業(yè)之一，近些年在先進技術(shù)不斷應(yīng)用的背景下，礦井開采深度越來越深，標志著我國煤礦開釆事業(yè)取得標志性發(fā)展的同時，也面臨著更多問題。由于地下環(huán)境復(fù)雜，在巷道掘進的過程中，會受到地質(zhì)、巖體等各種因素的影響，需要采礦人員采取合適的措施靈活應(yīng)對。高強支護是常用的方式之一，具有穩(wěn)定性強的作用，能夠提升施工的安全性，為采礦工人正常開展工作提供必要保障。在高強支護技術(shù)應(yīng)用的過程中，需要注意的就是巖體松動問題，會在墻體表面產(chǎn)生裂縫，一旦支護強度無法達到理想化水平，就會撕裂煤礦巷道，帶來安全隱患。為了提升安全性，需要保證巷道的承重能力符合國家規(guī)定的標準和施工要求，提升巷道支護方案的合理性。煤礦開采技術(shù)與掘進支護技術(shù)的使用能夠全方位提高煤礦采集工作的質(zhì)量和效率，對于開采技術(shù)與掘進支護技術(shù)的選用，應(yīng)結(jié)合煤礦開采現(xiàn)場具體情況來進行，由此提高開采效率，減少開采風險。

一、煤礦開采技術(shù)

（一）綜采技術(shù)

在當前煤礦開采技術(shù)中，綜采工藝的使用相對較為常見。而綜采工藝需要結(jié)合大量機械化設(shè)備，以此來提高煤礦采集工作的質(zhì)量和效率。同時綜采工藝在當前煤礦采集工作中也逐漸面向簡約化方面進一步發(fā)展和推廣，綜采工藝適用于在煤礦采集區(qū)域頂板相對較硬且煤層相對較為穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境中，結(jié)合此類技術(shù)的使用具備較高的安全系數(shù)。同理，其相關(guān)技術(shù)的使用也具備較高的收益率。由于機械化設(shè)備的大量引用，使得體力勞動的成本也相對較低，但是相關(guān)技術(shù)的使用還存在前期投入較高的狀況，需要大量的設(shè)備以及相關(guān)技術(shù)的支撐。同時相關(guān)技術(shù)的使用也面臨著較高的風險，有較大的局限性，從而使得煤礦采集的質(zhì)量得不到相應(yīng)的保障。

結(jié)合綜采工藝的使用，煤礦企業(yè)應(yīng)當全方位考量相關(guān)工作所面臨的地質(zhì)環(huán)境特征，例如，當采集地域的煤層具備較大的傾斜角度時，施工方則需要結(jié)合支護技術(shù)來提高采集工作的安全性。其次，在實際的煤礦采集工作中，煤礦企業(yè)通常在短時間內(nèi)很難以結(jié)合相應(yīng)的機械化設(shè)備進行采集工作，同時由于在深層礦井的采集工作中，相關(guān)區(qū)域較為狹窄，使得相應(yīng)的大型設(shè)備無法開展使用。因此，當前結(jié)合綜采工藝的使用，煤礦企業(yè)需要實現(xiàn)對相關(guān)時代前沿新技術(shù)進行引用。盡可能實現(xiàn)相關(guān)機械設(shè)備小型化、信息化、智能化的工作運營形式。

（二）普采技術(shù)

普采技術(shù)正好與綜采技術(shù)相對，輔助使用一些簡單的設(shè)備，但主要還是以人力開采為主。該技術(shù)主要應(yīng)用于小規(guī)模的煤礦開采工作中，與綜采技術(shù)相比較來說，普采技術(shù)開采效率會較低，但開采投入也同樣非常小，能夠為有關(guān)單位節(jié)省較多成本，且開釆出來的煤炭質(zhì)量高，針對礦區(qū)地質(zhì)的適應(yīng)力更強，適合應(yīng)用于很多礦區(qū)的煤炭資源的開采。但該技術(shù)在應(yīng)用過程中仍然有缺陷之處，人工開采效率遠遠比不上機械設(shè)備的效率，且無法保證開采人員的人身安全問題，很容易造成煤礦開采事故，為有關(guān)單位帶來負面影響。

（三）炮采技術(shù)

我國煤礦行業(yè)應(yīng)用十分廣泛的炮采技術(shù)主要運用了爆破與人工結(jié)合的方法，爆破手段的應(yīng)用是后續(xù)人工開展裝煤、運煤和支護等采煤技術(shù)進行的前提。煤礦炮采工藝的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩個方面，首先在進行炮采技術(shù)之前，工作人員需要進行的準備工作比較簡單，因為該技術(shù)對工具和工作人員的技術(shù)要求比較低，因此能夠很好地適應(yīng)我國各種不同地質(zhì)領(lǐng)域的煤礦開采工作。再者煤礦炮采技術(shù)還具有成本投入低、經(jīng)濟收益良好的優(yōu)勢，因此中小型的煤礦開采企業(yè)都能夠在資金允許的情況下應(yīng)用該技術(shù)。炮采工藝雖實用，但同樣需要采用者結(jié)合現(xiàn)實中各方面的因素進行綜合評估以實行。煤礦炮采工藝的缺點則體現(xiàn)在其安全系數(shù)不高且管理難度較高。因為定向爆破很容易導(dǎo)致煤礦開采現(xiàn)場的頂板出現(xiàn)坍塌，施工現(xiàn)場的安全系數(shù)大幅度降低。而且一般在進行炸藥引線射爆過程中施工現(xiàn)場會出現(xiàn)比較混亂的局面，因此管理人員很難對工作人員進行合理的安置、分配和調(diào)控。為了能夠提高煤礦炮采工藝的施工質(zhì)量，首先工作人員應(yīng)當結(jié)合煤礦開采現(xiàn)場的情況，按照比例盡可能增加炮眼的數(shù)量。因為增加炮眼數(shù)量既能夠有效的縮短爆破花費的時間，而且還能夠確保頂板和支柱不會受到爆破的影響。再者考慮到在裝煤過程中需要消耗巨大的勞動力，因此施工單位可以利用機械設(shè)備高效率的完成裝煤工作，使現(xiàn)場工作人員的勞動量能夠得到有效的減輕。然后管理人員一定要按照“一炮三檢”的要求，對裝炮工作進行嚴格的監(jiān)督和檢查。最后煤礦開采企業(yè)還需要對炮采工作人員的專業(yè)技能進行一定的培訓(xùn)，確保作業(yè)人員能夠按照工作要求高質(zhì)量完成炮采工藝技術(shù)。當然，由于該工藝的重中之重為“炮”，作為該工藝中不可或缺的一部分，爆破不可避免，這在一定程度上也加大了從業(yè)人員的安全隱患。

（四）水采工藝

水采工藝，即為水力采煤工藝，如字面上而言，利用水的壓力作為作業(yè)的動力進行采煤。水力采煤主要是利用水槍射流破煤以此來達到采煤的目的，如同古時人們運用的古代水力沖壓機一般巧妙運用水的“能力”（壓強）進行工作?？梢哉f，水力采煤工藝中“水”的運用如同炮采工藝中的“炮”的重要性一致。當然，該工藝對于水資源的運用程度相較于其他工藝而言較高，對于水資源的污染程度也將大大提高。但是，此種工藝對于我國開采煤層條件較差的地區(qū)具有較為重要的實用性。其主要由高壓供水系統(tǒng)、煤水運提系統(tǒng)及脫水系統(tǒng)三部分組成并進行綜合性運用。而其所需的勞動力較輕及相對于其他工藝而言相較簡易操作的特點也讓眾多的企業(yè)積極運用。

二、掘進支護技術(shù)的應(yīng)用

（一）掘進支護技術(shù)

煤礦掘進支護技術(shù)是巷道支護技術(shù)中一類重要的技術(shù)類型。結(jié)合煤礦掘進支護技術(shù)，可以極大地提高煤礦采集工作的安全性和穩(wěn)定性，隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，巷道支護技術(shù)也取得了全方位的發(fā)展、突破，支護在煤礦開采中起著保護的作用。支護在煤礦開采中擔負著施工人員的安全及煤炭運輸?shù)耐〞硢栴}。在巷道支護形式中，通常包括摩擦支柱、液壓支柱、及U型鋼等。其支護力主要作用在周圍巖石表面。在錨桿支護中，人們通常以金屬件、聚合物件等制為桿體并進行使用以限制周圍巖石巖體的活動，并以此來穩(wěn)定及使其保持連續(xù)變形。其對應(yīng)的支護方式也會隨著具體的工作環(huán)境而發(fā)生相應(yīng)的改變。相關(guān)工作主要是實現(xiàn)為煤礦提供定向化的安全保障。并且相關(guān)技術(shù)還應(yīng)當在不斷的使用過程中得到相應(yīng)的創(chuàng)新、創(chuàng)造，來提高相關(guān)技術(shù)使用的安全性和穩(wěn)定性。

（二）噴射混凝土

噴射混凝土技術(shù)能夠使煤礦開采現(xiàn)場分裂的巖體得到良好的結(jié)合。技術(shù)人員只需要按照要求在巷道壁以及巖體分裂的部位噴射混凝土，就可以使組成巷道的巖體的粘合性得到有效提高，出現(xiàn)碎裂的巖土也可以在混凝土的作用下緊緊黏結(jié)在一起。為了有效確保煤礦開采工人在進行地下作業(yè)時的安全性，進一步提高掘進支護工作落實的質(zhì)量，噴射混凝土的手段是十分有效的。因為該技術(shù)不僅能夠提高巖石的穩(wěn)定性、安全性和有效排除煤礦開采過程的安全隱患，而且還能夠有效提高地下煤礦環(huán)境中巷道的穩(wěn)定性。

（三）錨桿支護

工作人員通過靈活的放置錨桿的方法，可以使煤礦開采施工現(xiàn)場的邊坡力學(xué)狀態(tài)實現(xiàn)有效的調(diào)整。如果施工現(xiàn)場邊坡的巖土因為外界作用而出現(xiàn)形變，則很有可能會導(dǎo)致巷道的穩(wěn)定性明顯減弱，因此工作人員可以利用錨桿支護的方法，向巖土施加作用力以提高其強度。而且錨桿支護還適用于巖土松動的情況，因為合理控制錨桿的位置能夠有效提高松動巖土的穩(wěn)固性。技術(shù)人員在應(yīng)用錨桿對現(xiàn)場環(huán)境進行支護處理之前，必須要對煤礦開采現(xiàn)場的巖石分布情況、巖土穩(wěn)定性等進行嚴格的考察，然后再結(jié)合專業(yè)知識選擇最合適的錨桿支護方式，為后續(xù)煤礦開采工作提供一個更加安全可靠的施工環(huán)境。

（四）鋼筋網(wǎng)支護

鋼筋網(wǎng)支護手段也在我國煤礦開采工作中得到了廣泛的應(yīng)用。如果施工現(xiàn)場的土壤和地質(zhì)環(huán)境比較適合開展煤礦開采施工，那么掘進工作的工作量和工作難度會降低。而如果工作人員需要在巖石比較脆弱、巖圍松動的施工現(xiàn)場進行煤礦開采作業(yè)，則塌方等安全事故發(fā)生的概率將會明顯提升。為了能夠有效降低尺寸較小的巖石掉落對開采工作的影響，技術(shù)人員可以通過鋼筋網(wǎng)支護技術(shù)有效解決該問題。工作人員可以通過提高掛網(wǎng)質(zhì)量的方法，在保證網(wǎng)密度的基礎(chǔ)上確保全段面都具有網(wǎng)絡(luò)分布。鋼筋網(wǎng)支護能夠有效的降低掉落巖石對施工人員安全的影響，而且也能夠有效降低巷道內(nèi)巖石出現(xiàn)坍塌的概率。

（五）鋼支撐

鋼支撐的作用是有效增加巖石的強度和剛性，即使巷道中的巖石受到了來自外界的壓力，也能夠在鋼支撐技術(shù)的輔助下有效避免形變問題的出現(xiàn)。為了能夠充分發(fā)揮鋼支撐在提高施工現(xiàn)場安全性方面的作用，技術(shù)人員需要基于充分了解施工現(xiàn)場的前提下，在格柵鋼結(jié)構(gòu)、工字鋼架結(jié)構(gòu)等等鋼支撐結(jié)構(gòu)方式中選擇最優(yōu)方案。當工作人員已經(jīng)完成了巷道開挖作業(yè)之后，需要及時計算鋼支撐結(jié)構(gòu)安裝的間距，完善鋼支撐技術(shù)應(yīng)用方案后第一時間落實，確保巷道的穩(wěn)定性符合煤礦開采工程的要求。除鋼支撐以外的其他支護方式的原理一般是利用一定的材料增加巖石粘結(jié)力或強度，以此有效的提高地下開采環(huán)境中巖體的強度。但是鋼支撐是基于巖土本身的結(jié)構(gòu)和剛度，通過最大化的發(fā)揮巖土自身的優(yōu)勢以提高其穩(wěn)定性。而且在開展實際的掘進支護工作時，技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況將鋼支撐與其他支護技術(shù)進行混合使用，使得支護的效果能夠得到進一步提高。

（六）支撐技術(shù)在掘進中的應(yīng)用

我國煤礦開采大多屬于井工開采，且我國煤礦地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，支護技術(shù)難度系數(shù)較大，在掘進支護過程中，要綜合考慮地質(zhì)環(huán)境，比如斷層、節(jié)理發(fā)育等，這些復(fù)雜的地質(zhì)條件環(huán)境都給巷道支護帶來一定的難度。對于巷道掘進支護來說，如果地質(zhì)環(huán)境較好，支護工程整體較為簡單，支護工程量也會大幅度減少。而對于那些地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜掘進環(huán)境，在進行煤礦掘進支護時，需要綜合考慮地質(zhì)環(huán)境，選擇合適的支護方式。然而礦山地質(zhì)環(huán)境作為一個不可控因素，會隨著掘進巷道的深入而不斷變化，這也給煤礦掘進巷道支護帶來挑戰(zhàn)。因此，煤礦掘進巷道支護選擇時，要綜合考慮煤礦實際情況和礦山地質(zhì)環(huán)境。如果對應(yīng)煤層具備相對較為穩(wěn)定且強度較高，并且頂部沒有壓力的地質(zhì)環(huán)境時，其巷道產(chǎn)生變形的概率就相對較低，并且其形變量也不會過大，此時施工方可以結(jié)合噴漿支護等相關(guān)作業(yè)形式。其次，如果對應(yīng)的巷道煤層內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，頂板具備較小的壓力是可以選擇相應(yīng)的錨桿支護技術(shù)。如果當現(xiàn)場實際的施工環(huán)境不具備優(yōu)異的穩(wěn)定性，并且其巷道頂板具備較大的壓力時，需要結(jié)合定向化的支護工藝來對其進行管控，例如結(jié)合金屬管以及相關(guān)強度較大的支撐材料。

其次，在對應(yīng)的開挖支護工作中，針對不同的挖掘施工環(huán)境狀況以及不同的工作內(nèi)容，施工方需要合理的選擇適當?shù)闹ёo材料。在對相關(guān)支護工藝進行結(jié)合使用的過程中，還需要全面平衡施工安全與施工效率之間存在的矛盾關(guān)系。因此在該過程中，施工方要實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備定向化的選取，在對設(shè)備型號進行選取的過程中，還需要與經(jīng)銷商共同地實現(xiàn)對現(xiàn)場施工狀況的定向勘察，并且根據(jù)相關(guān)設(shè)備實際的操作需求，對操作人員落實定向化的技能培訓(xùn)。

三、結(jié)束語

總體來說，煤礦產(chǎn)業(yè)屬于我國經(jīng)濟增長中非常重要的能源基礎(chǔ)，在實施煤礦開采工作時，一定要結(jié)合煤礦礦區(qū)具體情況，來合理科學(xué)地選擇和應(yīng)用開采技術(shù)，以提高開采效率。除此之外，也需重視煤礦開采中的掘進支護技術(shù)的合理選擇與應(yīng)用，由此提高煤礦開采安全性，保證開采工作人員人身安全。并且還需將開采與掘進支護技術(shù)有效地融合在一起，以提高煤礦開采效率及安全性，促進煤礦產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，并同時提高煤礦企業(yè)競爭力。

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