高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在煤礦采煤掘進(jìn)中的運(yùn)用探討

＊辛洪瑞

（山西省陽泉蔭營煤業(yè)有限責(zé)任公司 山西 045011）

隨著煤礦采煤數(shù)量與礦井建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用受到了人們的高度關(guān)注與重視。高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用不但是煤礦深、寬開采的的必然要求，更是提高采煤效率，保障采煤安全等重要措施。

1.高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)相關(guān)概述

煤礦開采需要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際及煤礦特點(diǎn)進(jìn)行全面分析，提高掘進(jìn)支護(hù)水平，保障采煤效率與采煤安全。目前，較為常用的高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)主要包括有可伸縮性支架支護(hù)技術(shù)、預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)、高強(qiáng)噴射混凝土技術(shù)、聯(lián)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)、光爆錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)這五種。高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的有效應(yīng)用需要結(jié)合對巷道實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇，尤其是要結(jié)合巷道截面凈高、凈度等的科學(xué)計(jì)算，最大限度地發(fā)揮支護(hù)技術(shù)應(yīng)用效果。隨著淺層煤礦的不斷開采，可以利用的煤炭資源的深度逐漸加深，才能滿足日益增長的煤礦需求。煤礦開采深度的不斷增加，對于出煤效率與采煤安全的要求也越來越高，對此必須加強(qiáng)對巷道掘進(jìn)的有效支護(hù)，保障采煤安全，以及為安全撤離提高安全、穩(wěn)定通道。目前高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在采煤掘進(jìn)中的應(yīng)用主要集中在保障采煤安全以及安全施工預(yù)防與控制方面。同時(shí)，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在采煤掘進(jìn)中的應(yīng)用有著操作簡便、成本較小的應(yīng)用優(yōu)勢，尤其適用與較高難度的采掘工作，因此被廣泛應(yīng)用于煤礦采掘過程，大大提高了煤礦開采效率，降低了經(jīng)濟(jì)成本，為推動煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)采煤效益最大化提供有效保障。

2.采煤掘進(jìn)中常用高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用分析

（1）可伸縮性支架支護(hù)技術(shù)。目前，在巷道支護(hù)應(yīng)用中的高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)多種多樣，可伸縮性支架支護(hù)技術(shù)應(yīng)用最為普遍。這一技術(shù)的應(yīng)用主要是通過可伸縮支架的雙向伸縮作用進(jìn)行支護(hù)通。一般來說，礦井巷道掘進(jìn)斷面比較小，會對開采工作造成較大限制，導(dǎo)致采煤過程中極易對巷道側(cè)壁產(chǎn)生破壞，從而提高采煤工作時(shí)的危險(xiǎn)性。可伸縮性支架支護(hù)技術(shù)的有效應(yīng)用能夠有效提高巷道整體的承載承壓性，為采煤掘進(jìn)提高良好支護(hù)環(huán)境，提高煤礦采煤掘進(jìn)效益。

（2）預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)。預(yù)留煤柱支護(hù)是較為傳統(tǒng)的高強(qiáng)支護(hù)形式，尤其適用于對煤礦巷道上、下區(qū)段的支護(hù)。預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用在操作方面較為簡單便捷，也能取得較好的應(yīng)用效果。尤其是一些礦井的通風(fēng)條件與排水效果較差的巷道掘進(jìn)會對采煤工作造成較大影響，采用預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)能夠有效緩解、解決這些問題。但是預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中也存在應(yīng)用成本較高、巷道后期維修難度大等不足。所以，在具體應(yīng)用過程中應(yīng)結(jié)合礦井巷道實(shí)際情況分析對預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行合理選擇。

（3）高強(qiáng)混凝土噴射支護(hù)技術(shù)。一般來說，煤礦開采地理環(huán)境極為復(fù)雜，采掘作業(yè)難度較大，安全問題也十分常見。加強(qiáng)深層地下地理環(huán)境空氣流通性較弱，極易發(fā)生巷道坍塌現(xiàn)象。若是缺乏有效的高強(qiáng)支護(hù)極易發(fā)生安全事故。通常情況下，進(jìn)行煤礦開采的時(shí)候，因?yàn)槊旱V的地理環(huán)境十分復(fù)雜，給采掘作業(yè)帶來許多困難，也會造成許多安全問題。高強(qiáng)混凝土噴射支護(hù)技術(shù)的有效應(yīng)用能夠提高巷道的穩(wěn)定性，確保其能夠達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，這一技術(shù)的有效應(yīng)用還能夠提高巷道頂板強(qiáng)度。在具體應(yīng)用過程中需要結(jié)合巷道實(shí)際情況對噴射技術(shù)進(jìn)行合理選擇。

（4）光爆錨噴網(wǎng)高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)。在采煤掘進(jìn)過程中，巷道墻體有著諸多薄弱之處，可利用錨桿的強(qiáng)度與拱起作用強(qiáng)化薄弱墻體，提高墻體的承載力與抗震強(qiáng)度。在深層采礦巷道掘進(jìn)過程中，光爆錨噴網(wǎng)高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的有效應(yīng)用能夠加固拱結(jié)構(gòu)設(shè)置，提高其穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)礦頂松動、變形，保障采煤安全。光爆錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的有效應(yīng)用能夠通過發(fā)揮懸吊錨桿作用對松動圍巖進(jìn)行有效加固、支撐，提高其承載性能。

（5）聯(lián)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)。在煤礦掘進(jìn)作業(yè)過程中一項(xiàng)重要內(nèi)容就是錨桿支護(hù)技術(shù)，在實(shí)際運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)需要著重做好組合、連接與加固這幾個(gè)環(huán)節(jié)。一般而言，巷道施工會在不同程度上影響與破壞到原有的巖層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其安全性以及穩(wěn)定性下降，所以要求工作人員能夠在穩(wěn)定地層中深入錨桿，有效增強(qiáng)巷道圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，確保后續(xù)工作得以安全推進(jìn)。在具體作業(yè)環(huán)節(jié)，工作人員需盡量采取組合錨桿的形式，如此一來便可讓組合梁與組合拱在巷道內(nèi)共存，避免出現(xiàn)冒頂?shù)葐栴}。當(dāng)作業(yè)完成一段時(shí)間后工作人員還要加固所有錨桿，設(shè)置相應(yīng)錨桿群，形成一個(gè)徹底封閉的承載結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)支護(hù)效果的大幅提升。錨桿支護(hù)不同于液壓支架的一點(diǎn)在于其更為關(guān)注防御功能。總體而言，該項(xiàng)技術(shù)具有較好的適應(yīng)性與靈活性，可以根據(jù)具體采煤環(huán)境情況來進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)與調(diào)整，要求作業(yè)人員能夠?qū)r層構(gòu)造進(jìn)行細(xì)致排查，并且還需要結(jié)合圍巖結(jié)構(gòu)應(yīng)力以及使用巷道時(shí)間等情況來做好錨桿支護(hù)方案的制定與規(guī)劃。但是因?yàn)椴擅褐芷谳^長，所以如若巷道圍巖發(fā)生分化問題，就會導(dǎo)致巖層斷層面積加大，因此要求作業(yè)人員確保降低空頂距離，及時(shí)進(jìn)行混凝土噴射作業(yè)，提高圍巖的穩(wěn)固性。

聯(lián)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用通常需要結(jié)合實(shí)際情況，選擇合適的U型鋼架和錨背對巷道進(jìn)行支護(hù)，達(dá)到強(qiáng)化支護(hù)的目的，確保巷道的安全穩(wěn)定。在進(jìn)行采煤掘進(jìn)過程中，聯(lián)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的有效應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對巷道深部位置的有效保護(hù)，提高巷道穩(wěn)固堅(jiān)實(shí)性能，而且可以有效預(yù)防巷道頂端出現(xiàn)側(cè)向變形，以及煤層變形問題。就現(xiàn)階段看來，聯(lián)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)主要有如下兩類：第一，聯(lián)合使用U型鋼可縮性技術(shù)與錨背支護(hù)技術(shù)。在實(shí)際開展作業(yè)過程中，要求確保灌漿質(zhì)量，首先做好巷道打眼，往孔眼內(nèi)固定注漿錨桿，隨后根據(jù)注漿情況來明確實(shí)際錨桿的數(shù)量。其次需要采取設(shè)備或人工方式來進(jìn)行水泥攪拌，同步開展注漿作業(yè)。一般來說需要保證攪拌和注漿地點(diǎn)間距不超過5m。該類技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠明顯提高巷道支護(hù)的穩(wěn)固性，而且適用于較高部位的巷道。第二，聯(lián)合使用錨梁網(wǎng)支護(hù)技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)主要是采取的是光面爆破技術(shù)，在具體運(yùn)用環(huán)節(jié)在完成初噴、打錨孔、待錨桿、鋼絲網(wǎng)和鋼梁等作業(yè)后，采取噴射混凝土的方式來對錨梁網(wǎng)實(shí)施再次加固，確保其穩(wěn)定性。其一大顯著優(yōu)點(diǎn)在于能夠打造一個(gè)安全系數(shù)較高的開采環(huán)境。

3.高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

在目前的煤礦采掘施工過程中，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的有效應(yīng)用能夠取得較為明顯的效果。但是相對而言，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展時(shí)間較短，未能廣泛普及應(yīng)用到高應(yīng)力巷道與沿空巷道支護(hù)當(dāng)中。在高應(yīng)力巷道實(shí)際開采過程中，許多因素影響會導(dǎo)致巷道頂部產(chǎn)生較大形變，以及產(chǎn)生收縮形變問題，對井下采煤作業(yè)的順利進(jìn)行產(chǎn)生較大影響。同時(shí)，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用在監(jiān)測機(jī)制構(gòu)建、落實(shí)方面存在諸多不足，不但無法實(shí)現(xiàn)對安全施工的有效預(yù)警，而且應(yīng)用不當(dāng)還會給采煤作業(yè)帶來不良影響，甚至導(dǎo)致較大的經(jīng)濟(jì)損失。在進(jìn)行沿空采掘施工過程中若是缺乏對高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的有效應(yīng)用，無法對巷道進(jìn)行有效加固而導(dǎo)致巷道產(chǎn)生嚴(yán)重變形。再者，在回采作業(yè)當(dāng)中如果巷道加固效果不佳，巷道出現(xiàn)嚴(yán)重變形導(dǎo)致斷裂面收縮增長，也會對采煤效率造成較大影響，甚至?xí)l(fā)安全施工問題，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失乃至人員傷亡。這就要求采煤單位在實(shí)際應(yīng)用過程中必須對監(jiān)測機(jī)制的構(gòu)建與落實(shí)予以高度重視，在落實(shí)有效支護(hù)措施的同時(shí)，構(gòu)建起高強(qiáng)支護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)，并充分發(fā)揮其監(jiān)測作用，保障采煤安全，提高采煤經(jīng)濟(jì)效益。

4.優(yōu)化高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用效果的策略分析

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，在煤礦采煤掘進(jìn)工作中的高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)也在逐步創(chuàng)新與成熟，但是鑒于當(dāng)前高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用過程中的不足，還應(yīng)當(dāng)要采取有效的措施來優(yōu)化其應(yīng)有效果，將該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢全面發(fā)揮出來，具體可由如下幾方面進(jìn)行處理：第一，在正式開始支護(hù)前，要求作業(yè)人員能夠親自到現(xiàn)場進(jìn)行勘查與調(diào)研，全面掌握現(xiàn)場環(huán)境情況，確定支護(hù)方案后，不可馬上大范圍投入使用，還需要先行開展實(shí)驗(yàn)檢測，在檢測數(shù)據(jù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后方可正式使用，保證獲得最佳的支護(hù)效果。第二，能夠科學(xué)結(jié)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)和其它技術(shù)，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的一個(gè)運(yùn)用優(yōu)點(diǎn)就是其能夠結(jié)合多種技術(shù)一同使用。在進(jìn)行煤礦采掘過程中，要求作業(yè)人員能夠做好其它技術(shù)的鉆研工作，仔細(xì)研究該類技術(shù)聯(lián)合使用高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的可能性、可行性以及使用效果等情況，以便于更好的發(fā)揮出高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用效果，確保巷道的穩(wěn)定與安全，為煤礦開采工作提供安全的環(huán)境，推動煤礦企業(yè)健康持續(xù)的發(fā)展。第三，做好壓力監(jiān)測工作。在運(yùn)用高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)過程中，有關(guān)技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)要結(jié)合實(shí)際煤礦采掘狀況以及巷道建設(shè)情況來確定相應(yīng)的管理與控制方法。特別是在處理巷壁壓力以及巷道頂部時(shí)，合理使用高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)能夠有效確保巷道的穩(wěn)固。而且作業(yè)人員還需要仔細(xì)檢測巷道頂部的壓力，可以采取頂板離層儀等儀器設(shè)備來對頂板壓力進(jìn)行動態(tài)檢測，保證整體支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。即便高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)具有良好的功能性，如若在具體運(yùn)用過程中沒能全方位掌握與了解此項(xiàng)技術(shù)，就會大大增加煤礦頂板開采作業(yè)時(shí)發(fā)生問題的幾率。所以有關(guān)作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)要能夠在建設(shè)支護(hù)期的早期階段就能夠正確處理巷道變形的問題，嚴(yán)格把控變形量在規(guī)定范圍當(dāng)中，防止降低支護(hù)質(zhì)量與效果。而且在進(jìn)行技術(shù)推廣時(shí)，管理者應(yīng)首先對技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行深入了解，管理好煤礦巖層結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)及其他信息，讓支護(hù)系統(tǒng)更具穩(wěn)定性特征，避免給煤礦企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失。

5.結(jié)束語

綜述可知，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在煤礦采煤過程中有著較為重要的應(yīng)用，是采煤掘進(jìn)安全、高效的重要保障。對此，采煤單位必須加強(qiáng)對高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的有效應(yīng)用，合理規(guī)避其應(yīng)用缺點(diǎn)，發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢，并加強(qiáng)對采煤方法的合理應(yīng)用，提高高強(qiáng)支護(hù)應(yīng)用效果，為提高采煤效益與采煤安全提供有效保障。