煤礦掘進支護中常見的問題初探

＊盧 騰

（忻州神達安全技術綜合服務有限公司 山西 034000）

社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，科學進步迅速更迭，現(xiàn)階段，煤礦掘進支護技術進行了新一輪的變革，特別是隨著煤礦事業(yè)的發(fā)展，掘進技術衍生出更多元化的形式。當前，煤礦挖掘難度持續(xù)加大，對于煤礦人員產(chǎn)生的安全威脅日漸增加，所以煤礦礦井應該加強支護，確保煤礦施工的整體安全。然而，縱觀當前煤礦掘進支護技術在應用過程中仍然存在一定的不足，因此本文針對煤礦掘進支護常見的問題展開討論，希望能夠彌補其中存在的漏洞，運用煤礦掘進支護技術為我國創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益與社會效益。

1.煤礦掘進支護的作用與基本現(xiàn)狀

(1)煤礦掘進支護的作用

作為國家經(jīng)濟領域的重要支柱性產(chǎn)業(yè)，煤礦企業(yè)能夠為國家各個行業(yè)提供充足的發(fā)展動力與能源保障。然而，如何確保煤礦產(chǎn)業(yè)的安全是當前煤礦企業(yè)重點研究的重點工作。如果煤礦企業(yè)缺乏安全防護與管理，極易引發(fā)各類坍塌事故，造成嚴重的財產(chǎn)損失與人員損害等。為了有效減少煤礦災難，應該加強煤礦掘進支護鞏固工作管理，在開展煤礦掘進支護工作過程中，結合掘進支護工作的具體工作情況，充分發(fā)揮煤礦掘進支護的功能。從本質上來講，煤礦掘進支護的存在，是企業(yè)經(jīng)濟建設的保障，同時也是人員生命健康安全的守護者，倘若在這一方面存在問題，極容易導致巷道坍塌，地下水蔓延與覆蓋，礦物質受到污染，所產(chǎn)生的社會影響無疑是十分巨大的。

(2)煤礦掘進支護的應用現(xiàn)狀

根據(jù)有關調查數(shù)據(jù)顯示，煤礦企業(yè)在開展巷道掘進中通常會沖擊到原巖應力，由此導致巷道掘進缺少穩(wěn)定性，引發(fā)一定的危險因素。煤礦中的圍巖在一定程度上會受巖體內部的影響，產(chǎn)生一定的坍塌或者位移等問題，甚至引發(fā)更大的安全事故，威脅到工作人員的生命安全。因此，在煤礦巷道掘進支護過程中，為了能夠合理地控制頂板，減小頂板間離層，施工人員應該在有效的時間內借助于支護技術減輕圍巖發(fā)生的變形量，避免石塊掉落，威脅到工作人員的生命安全，確保煤礦巷道掘進工作的正常進行。因此，煤礦工作人員在開展巷道掘進支護工作中，應該分析其中存在的不足問題，并聯(lián)系到當下的煤礦環(huán)境與外在條件，發(fā)揮煤礦掘進支護作用。

2.分析煤礦掘進支護技術的常見問題

(1)煤礦巷道缺乏實際改良

煤礦開采工作中，有關巷道的參數(shù)需求會隨著社會建設而發(fā)生改變，比如說，在大小以及寬度上，都要根據(jù)現(xiàn)場的礦物質分布以及土質標準進行調整，選用符合要求的開采技術，以機械化手段為主，從而來提高整個工程的施工效率。一般來講，相關人員在巷道寬度的設計中，會考慮到所選用機械設備的大小、開采面積以及效率，并完成巷道數(shù)據(jù)的調整，就目前來看，由于我國所選用的掘進支護手段較為落后，無論是設備還是技術上都存在一定的不足，這就使得煤礦巷道的尺度變化很容易會受到外在因素的限制與影響，開采工具的作用難以得到提升，對于煤礦企業(yè)自身的發(fā)展也會產(chǎn)生阻礙。

究其原因，是因為巷道的設計形式單一化特性明顯，整個發(fā)展空間相對狹小，能夠利用的斷面區(qū)域較小，效率不足，以至于設備的運行質量受到影響。同時，煤礦巷道本身的推進模式大多是由淺入深，循序漸進，在這一過程中，掘進深度的數(shù)值延伸，也會使得傳統(tǒng)的通風系統(tǒng)與運輸系統(tǒng)無法達到預期效果，所面臨的社會要求也會隨之提升，這就需要企業(yè)及時進行支護模式的調整，改變簡單形式的影響，進而來達到預期的巷道建設目的。

開采煤礦資源時，煤礦巷道是起到關鍵作用的輸送通道，一方面它能夠將煤礦運輸?shù)降孛?，另一方面巷道也是煤礦工人開展工作的重要環(huán)境。然而，在實際工作過程中，大多數(shù)企業(yè)在開采煤礦過程中往往缺少對煤礦巷道的關注和重視，在巷道建設中采取一些舊的基礎設施和模式。原因在于，巷道建設需要運用過多的成本，企業(yè)想要保證更多的產(chǎn)值，便忽略了安全方面的投入，導致巷道建設難以滿足安全需求，沒有更新現(xiàn)代化機械設備的開采條件，甚至難以提升掘進開采效率，煤礦開采作業(yè)條件較差。較為常見的巷道支護包括：料石支護、木支護、混凝土砌碹、U型鋼支護等，最為常用的是錨桿支護及噴射混凝土支護，如圖1所示。

圖1 料石支護

(2)煤礦支護設備技術更新不及時

縱觀當前煤礦開采工作中，煤礦開采需求與當下企業(yè)擁有的生產(chǎn)設備之間存在脫鉤現(xiàn)象，一些煤礦支護設備相對陳舊，難以適應外部的生產(chǎn)開采需求。此外，由于當下地質環(huán)境和地理條件越來越復雜，在實際開采過程中安全操作較慢，對于施工團隊的技術要求較高，特別是近幾年我國煤礦事故頻繁發(fā)生，如果煤礦支護基礎設備更新?lián)Q代不及時，將會難以適應日新月異的煤礦行業(yè)發(fā)展趨勢。

舉例來說，在某年某地發(fā)生的煤礦冒頂堵人事故中，由于煤礦掘進機發(fā)生故障無法正常工作，當時負責這項工作的綜合班安排1名電工到施工現(xiàn)場進行修繕掘進機，并且安排6人配合電工修繕掘進機。然而，由于試撿漏后仍然無法送電，值班人員隨即打電話卻無法接通，到達現(xiàn)場時發(fā)現(xiàn)風筒脫節(jié)，巷道冒頂，如圖2所示，頂部出現(xiàn)碎矸淌漏，皮帶機架壓趴，然后迅速打開壓風，安排外面人員調度大隊開展救援，幾名被困人員全部脫險。通過此次事件可以看到，一些支護設備沒有及時更新，如錨索網(wǎng)支護設備落后陳舊，極易引發(fā)各類安全事故，影響人員工作。

圖2 冒頂事故

(3)煤礦開采機械設備需要完善

掘進機是開采煤礦資源中較為關鍵的機械設備，主要通過機械原理來探測、開采、運輸資源。現(xiàn)階段，我國最常用的機械設備為懸臂掘進機，這種機械設備能夠滿足煤礦各類開采條件與環(huán)境。然而，在一些特殊的煤礦掘進工作中，施工人員通常需要對支護錨固作業(yè)工作，因此攜帶的設備數(shù)量與工具的重量相對較大，由此加劇了掘進機開采的難度，降低了整體開采效率，影響最終掘進機工作的質量，同時為一些煤礦單位埋下了巨大的安全隱患。因此，煤礦企業(yè)應該結合當前社會經(jīng)濟發(fā)展形勢與煤礦的外部環(huán)境等，合理創(chuàng)新煤礦開采機械設備，進一步提升煤礦巷道掘進工作的整體效率與穩(wěn)定性。

(4)煤礦掘進支護難以應對復雜地質情況

當前，我國常見的錨桿支護手段種類多樣化，如水泥錨桿、樹脂錨桿以及機械錨桿，這些都是具有極高應用頻率的。不過，就目前來看，這類錨桿無論是剛度還是支護強度，其本身都存在著一定程度的問題，在應對復雜地質或者未探索的地區(qū)時，無法發(fā)揮有效的支護作用，進而產(chǎn)生較為嚴重的影響。例如，在開展復雜地質掘進與施工時，會發(fā)生支護失效甚至是變形的問題，尤其是處于采空區(qū)邊緣，由于受到側向壓力以及工作面的影響，壓力之間的相互疊加，會極大程度上放大作用力的作用效果，使得外側支護在短時間內發(fā)生被破壞的情況，整體結構變形彎曲，下沉明顯，底板結構裂縫嚴重，甚至還會發(fā)生開裂的問題，進而使得煤礦施工與開采的安全無法得到保障，后續(xù)的工作內容也會受到影響。

3.探究煤礦掘進支護技術的有效應用策略

(1)完善煤礦巷道建設，提高運輸通道安全

煤礦開采技術的進一步應用，以及開采作業(yè)效率的提高，有賴于煤礦開采中的安全防護工作是否做到位。因此，煤礦企業(yè)應該可以進一步改善煤礦巷道的有益建設。首先，應該拓寬巷道的作業(yè)范圍與面積，改善過去拱型的巷道，轉變?yōu)榫匦蜗锏?，確保機械設備能夠正常地通行。其次，改良煤礦巷道，便于開采煤礦工作之后進行通風，通過巷道改造可以排放瓦斯等有害氣體。最后，促進單巷道施工向多巷道施工的轉變。通過巷道開采的實踐經(jīng)驗中可以得知，采取巷道埋深的方式，能夠加快由淺及深的變化，滿足不同的煤礦資源開采地質環(huán)境，使施工團隊能夠在各種條件下順利開采，提升施工人員安全性。

(2)創(chuàng)新煤礦巷道支護設備，滿足不同施工需求

在選擇煤礦支護工藝的過程中，應該遵循煤礦的實際情況，因地制宜進行選擇。比如，如果遇到一些矩形斷面的施工開采環(huán)境，在進行支護處理技術時，若想保證巷道圍巖的穩(wěn)定性，則應該運用錨桿支護和錨索支護相結合的方式，加強支護質量，同時運用錨桿插進裝好的孔徑之中，并且將錨桿固定在巖層中，運用錨索轉移多余的巖石，保證巖層的整體穩(wěn)固性，確保巖層在施工中的安全。如圖3所示。利用支護礦井斷面的過程中，要結合斷面的實際面積來選擇施工設施，如果斷面面積相對較小，可運用小型支護設備；如果斷面面積較大，則需要選擇一些大型的支護設備。在施工中，考慮到一些煤礦區(qū)具有通風需求，支護技術應用要由淺及深、由易到難地轉變，提高支護技術的創(chuàng)新性、先進性，滿足不同的復雜地形，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟收益。

圖3 錨桿支護技術

如果不注重支護設備的保護，極易引發(fā)事故。例如，某礦綜掘施工的煤巷交岔點在某年發(fā)生一起冒頂事故。該隊五名職工在4324下平巷交叉口第一部皮帶路搞衛(wèi)生時，由于該處頂、底板移近量和頂板淺部離層大，且錨索未錨固在頂板穩(wěn)定巖層中，造成交叉口出頂板突然冒落，將趙某等5人埋住。3名工人被砸死，2名重傷。

(3)合理發(fā)揮混凝土支護作用，加強煤礦掘進的穩(wěn)定性

結合煤礦開采安全案例來看，采用混凝土永久支護方式，能夠滿足巷道支護的安全需求。在運用混凝土支護技術的過程中，需要高度重視以下幾個方面：一是控制好混凝土噴射的質量，調節(jié)噴射距離。噴射厚度滿足不同的施工地質條件，所以要拓寬噴射的范圍。二是控制好噴射的厚度，可以運用臨時錨桿，按照不同的層次進行噴射。通常首次噴射時，要控制好厚度，結合具體的實際情況增加噴射的厚度，保證噴射質量安全合格。同時，應該按照不同的情況設置好鋼絲網(wǎng)防銹防腐，加強鋼絲網(wǎng)的支護穩(wěn)定性。

(4)對煤礦地質環(huán)境加強勘察，根據(jù)施工環(huán)境做足準備

在煤礦掘進支護工作中，對于地質信息的考察與錄入是最基本的參考材料，直接關系著后期掘進支護開采的質量。為此，煤礦企業(yè)應該考慮到一些地域的不同地質環(huán)境，包括頂板碎裂，斷層多，沖刷帶多，巖石堅硬等不同情況。在對地質勘測過程中，應該了解到礦山整體的地質情況，合理分析周邊的圍巖巷道間的不同聯(lián)系，便于確定來壓的方位，明確切斷壓力來源，做好之后安全工作。錨桿支護工作應該更加系統(tǒng)化，因此對于不同的環(huán)節(jié)應該全面分析，其中包括支護所運用的資金運用標準，工程設計，地質施工等。當明確各個環(huán)節(jié)的相應問題之后，設計好支護方案，提升支護效果。

4.結束語

新時期時代背景下，煤炭行業(yè)處于競爭激烈的市場環(huán)境中，若想資源可持續(xù)發(fā)展，則應該采取先進的煤礦挖機技術，運用創(chuàng)新性的煤礦掘進技術，創(chuàng)造更多的煤產(chǎn)量。但是，煤礦企業(yè)也應該注重煤礦挖掘支護技術的安全問題，完善掘進支護各個流程，消除其中存在的安全隱患，進一步提高煤礦頂板的支護質量與效率，提高煤礦作業(yè)的整體安全性能。同時，煤礦企業(yè)應該高度重視掘進支護中存在的一些弊端，加強解決，進一步促進煤礦采掘業(yè)的長遠發(fā)展，為社會提供充足的能源。