采礦工程巷道掘進和支護技術(shù)的應(yīng)用

宋文超

摘 要：在煤炭采礦工程掘進施工過程中，需要利用專門的掘進設(shè)備進行破煤與裝煤作業(yè)，并且將煤炭運輸?shù)街付ㄎ恢?，煤礦巷道掘進機是最常用的掘進設(shè)備，不僅安全高效同時配備了完善的運輸設(shè)備，可有效提高掘進效率和采煤效率。但是不可否認的是，煤礦巷道掘進工程系統(tǒng)且龐大，需要工作人員對掘進過程進行詳細規(guī)劃，才能最大程度的保證巷道安全。當(dāng)巷道空間脫離于巖層時，必須采取合適的支護技術(shù)對采掘巷道進行支護與加固。錨桿支護技術(shù)是全球煤炭行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的支護技術(shù)，能夠為巷道掘進技術(shù)的應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)。本文對采礦工程巷道掘進和支護技術(shù)的應(yīng)用進行探討。

關(guān)鍵詞：煤礦工程;巷道掘進技術(shù);支護技術(shù);具體應(yīng)用

1煤炭采礦工程巷道掘進技術(shù)與錨桿支護技術(shù)應(yīng)用的影響因素

1.1巷道圍巖強度

在巷道掘進過程中，技術(shù)人員必須結(jié)合實際情況最大程度的為綜采巷道提供保護支撐，切實保障煤巖體的整體穩(wěn)定性，這也就要求技術(shù)人員必須要對圍巖的堅硬程度進行深入考慮。如果在錨桿支撐作用力不斷增加時，圍巖可以提供足夠的荷載力，那么就會取得較好的支護加固效果，能夠保證頂板位移出現(xiàn)較小變化。所以，在巷道掘進和錨桿支護技術(shù)應(yīng)用過程中，巷道圍巖強度是工作人員需要詳細考慮的因素之一。

1.2地應(yīng)力

在煤礦掘進過程中礦山壓力會發(fā)生相應(yīng)變化，并對煤炭的安全開采帶來一定不利影響。例如，如果在掘進過程中出現(xiàn)圍巖變形、斷裂或者位移，都會對人工支護結(jié)構(gòu)帶來更大壓力，嚴重時甚至容易引發(fā)塌陷事故。也就是說在礦山壓力的作用下，人工填充物、支護結(jié)構(gòu)、煤層與圍巖之間會存在著不同的力學(xué)擠壓現(xiàn)象，也就是常說的礦山壓力顯現(xiàn)。礦山壓力顯現(xiàn)會嚴重威脅煤炭開采的安全性，需要技術(shù)人員采取有效措施緩解和避免這一問題的產(chǎn)生。通常情況來說，在煤炭的掘進過程中，技術(shù)人員必須要合理處置采空區(qū)并選擇適合的支護結(jié)構(gòu)，從而有效控制應(yīng)立場改變與圍巖變形，確保煤炭開采的安全進行。掘進與回采是煤炭開采的重要環(huán)節(jié)，對于回采工作面來說，應(yīng)用支護技術(shù)的最主要目的就是控制好頂板巖層，避免頂板冒落和坍塌，所以采空區(qū)處理與工作面支撐保護統(tǒng)稱為頂板管理的支護技術(shù)。

1.3巷道斷面形狀與尺寸

在煤炭采礦工程巷道掘進施工過程中，需要技術(shù)人員詳細計算巷道四周的圍巖應(yīng)力，然后結(jié)合實際情況進行科學(xué)的支撐與調(diào)整。因為在巷道掘進施工過程中不同的斷面形狀對應(yīng)著不同的應(yīng)力分布，若想起到最大的支護效果，就必須科學(xué)控制斷面形狀，從而實現(xiàn)對應(yīng)力分布的優(yōu)化調(diào)整。

2煤礦巷道掘進技術(shù)應(yīng)用要點

2.1做好地質(zhì)勘察工作

在煤礦巷道掘進施工之前，技術(shù)人員必須對地質(zhì)構(gòu)造和周圍環(huán)境進行詳細勘察，并且能夠?qū)υ诰蜻M過程中的所有不利因素了然于胸，同時采取有效措施進行預(yù)防與處理，最大程度的提高掘進效率與掘進安全性。例如，煤礦企業(yè)可以采用三維地震綜合勘探技術(shù)，為掘進方案和掘進技術(shù)的選擇提供詳細的數(shù)據(jù)參考。

2.2做好瓦斯排放工作

在煤炭采礦工程巷道掘進施工時，工作人員不僅要對支護技術(shù)與支護方案進行深入考慮，同時也要對掘進環(huán)境進行全面分析。因為在煤礦巷道的掘進過程中，不可避免的會產(chǎn)生瓦斯氣體，一旦瓦斯?jié)舛瘸迾O易引發(fā)爆炸事故，要求技術(shù)人員必須采取科學(xué)方式做好瓦斯排放工作，并對巷道中的瓦斯含量進行動態(tài)監(jiān)測，確保掘進環(huán)境安全。

2.3做好通風(fēng)防塵工作

在煤礦巷道掘進過程中，巷道中會漂浮著大量的煙塵粉末，為了確保掘進工作的順利進行，切實保障掘進工作者的人身安全，要求工作人員必須精準計算巷道中的最大通風(fēng)量，科學(xué)設(shè)計通風(fēng)系統(tǒng)，確保巷道內(nèi)部風(fēng)壓符合施工要求。同時能夠利用通風(fēng)機盡可能多的排除有害氣體和灰塵，確保巷道內(nèi)溫度和濕度適宜。

3常見的煤炭采礦工程巷道支護技術(shù)

3.1錨索支護技術(shù)

如果在煤礦巷道掘進過程中存在軟巖情況，因為軟巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差并且極易發(fā)生形變，因此必須需要采取有效的支護措施對巷道結(jié)構(gòu)進行支護。錨索支護技術(shù)能夠有效應(yīng)對軟巖結(jié)構(gòu)，能夠提高軟巖結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和可靠性。

3.2錨桿支護和錨注支護技術(shù)

軟巖是一種十分常見的圍巖類型，為了最大程度提高巷道支護效果， 工作人員就可以利用強度較高的錨桿，并對錨桿施加一定的預(yù)應(yīng)力，以此來提高圍巖的承載性能，降低圍巖的剪切變形。錨桿支護技術(shù)是現(xiàn)如今最為常見的巷道支護技術(shù)，不僅成本較低同時應(yīng)用簡單，能夠結(jié)合圍巖形變量適當(dāng)調(diào)整支護強度。但是在高應(yīng)力的制約下，并非所有的錨桿支護都能呈現(xiàn)出主動的支護效果。錨注支護方式則主要采用灌漿的方法來提高圍巖的荷載力，同時也可有效提高圍巖抵御地下水侵害的能力。

3.3U型鋼支護技術(shù)

巷道在掘進過程中很容易在高應(yīng)力的作用下發(fā)生變化，通過加裝金屬支架可有效降低應(yīng)力對巷道的影響。U型鋼支護技術(shù)在應(yīng)用過程中對金屬支架的伸縮性有著極高要求，一旦圍巖發(fā)生變形可迅速起到支護效果，但是卻無法在圍巖變形前進行提前支護。巷道在掘進過程中面臨著十分復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境和圍巖環(huán)境，如果圍巖為深部軟巖，那么支護難度會被進一步增大，如果單純的采用上述某一種支護方法，支護效果并不理想，所以現(xiàn)如今已經(jīng)形成了錨桿錨索聯(lián)合支護及錨注網(wǎng)、錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護技術(shù)等，將不同的支護技術(shù)進行聯(lián)合使用，可以促進每一種支護技術(shù)發(fā)揮出最大價值， 可明顯提高支護效果，因此現(xiàn)如今已經(jīng)在煤礦掘進過程中有著重要應(yīng)用。

4煤炭采礦工程巷道錨桿支護技術(shù)應(yīng)用

錨桿支護的最主要作用就是對圍巖進行保護，同時能夠?qū)ζ扑殡x層與圍巖裂縫變形進行優(yōu)化控制。錨桿支護技術(shù)在應(yīng)用過程中可以保證支護區(qū)域內(nèi)的圍巖具有良好的穩(wěn)定性和承載力，同時能夠利用錨桿將地質(zhì)應(yīng)力進行分散，避免應(yīng)力集中。錨桿支護技術(shù)在應(yīng)用之前技術(shù)人員要強化支護網(wǎng)支撐剛度，并增加薄弱部位的錨桿支護數(shù)量，最大程度的提升圍巖表面的支撐約束能力，同時限制巷道破碎區(qū)的縱向延伸量。如果巷道情況較為復(fù)雜，為了提高加固效果可以進行二次支護加固，如此一來不僅可以有效提高圍巖的支撐保護強度，同時也可在一定程度上實現(xiàn)支護網(wǎng)的柔性操作， 那么一旦圍巖出現(xiàn)破碎或者變形等緊急情況時，就可以適當(dāng)釋放圍巖能量，最大程度的保證巷道掘進安全。（1）使用配套的錨桿支護體系。為了提高錨桿支護效果，工作人員一定要嚴格把關(guān)螺母質(zhì)量，一定要使用錨桿專用螺母，以此來提高錨桿支護結(jié)構(gòu)的整體抗壓能力。（2）加厚錨桿托盤。錨桿支護技術(shù)在應(yīng)用過程中很容易出現(xiàn)托盤變形的情況，所以工作人員一定要結(jié)合巷道掘進的實際情況適當(dāng)增加錨桿托盤的厚度和強度，確保其抗變形能力符合施工要求。（3）采用動態(tài)監(jiān)測技術(shù)。動態(tài)監(jiān)測技術(shù)可以及時發(fā)現(xiàn)錨桿支護技術(shù)在應(yīng)用過程中存在的薄弱環(huán)節(jié)與安全問題，并且實現(xiàn)精準定位，工作人員可以以此為依據(jù)優(yōu)化調(diào)整支護方案，不斷提高支護結(jié)構(gòu)的支撐強度，確保掘進過程的順利進行。

結(jié)束語：綜上所述，為了實現(xiàn)煤炭的高效安全開采，要求煤礦企業(yè)的工作人員必須對巷道的掘進技術(shù)和支護技術(shù)進行深入研究，促進技術(shù)的最大應(yīng)用。掘進巷道的安全不僅是實現(xiàn)煤炭安全開采和運輸?shù)那疤幔瑫r也是煤炭開采人員生命安全的最直接保障，所以為了推進我國煤炭行業(yè)的長遠發(fā)展，就必須要求技術(shù)人員對現(xiàn)有的掘進技術(shù)和支護技術(shù)進行創(chuàng)新與完善，為安全生產(chǎn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

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