煤礦采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)應(yīng)用研究

＊郝卓琦

（霍州煤電集團(tuán)汾源煤業(yè)有限公司 山西 035100）

前言

煤礦巷道作為開采煤礦資源的關(guān)鍵采出運(yùn)輸通道，巷道掘進(jìn)和支護(hù)工作的開展直接影響著整個(gè)煤礦資源開采工作的安全性、穩(wěn)定性，同時(shí)還和煤礦資源的開采效率息息相關(guān)。一旦煤礦巷道中出現(xiàn)問題，就會(huì)影響煤礦資源的開采效率，對(duì)開采工作產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而加劇煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重威脅工作人員的生命安全。換言之，對(duì)于煤礦資源的開采，巷道掘進(jìn)、支護(hù)工作的有序開展意義重大。

1.巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的重要性

眾所周知，煤礦資源所處環(huán)境條件復(fù)雜，因此，加劇了煤礦開采工作的風(fēng)險(xiǎn)。為了提高煤礦資源開采工作環(huán)境的安全性，就需要在實(shí)際落實(shí)該項(xiàng)工作之前，結(jié)合開采區(qū)域的具體情況制定針對(duì)性的開采流程，地下煤礦資源的開采，需要采礦人員以煤礦的分布特點(diǎn)為依據(jù)，做好開采場(chǎng)地的支護(hù)工作，以便將開采的煤礦及時(shí)運(yùn)送出去。由于受到礦區(qū)特殊環(huán)境條件的限制，支護(hù)工作對(duì)技術(shù)要求比較高，為了全面保障煤炭資源的開采效率，就需要用到巷道掘進(jìn)和支護(hù)方法，該項(xiàng)技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，能夠創(chuàng)建出安全穩(wěn)定的開采環(huán)境，并且能夠在工期內(nèi)全面確保各項(xiàng)工作的高效性和安全性[1]。

由于煤礦所處地區(qū)存在著很多不確定性因素，在開采煤礦資源的過程中也經(jīng)常面臨一些因素引發(fā)的塌方現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)就會(huì)造成嚴(yán)重的損害。為了能夠最大限度降低安全事故的出現(xiàn)，就需要深入分析開采區(qū)的實(shí)際情況，在此基礎(chǔ)之上，充分發(fā)揮煤礦掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)的作用，為開采工作的安全落實(shí)提供可靠的保障。

2.煤礦采礦工程中巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)的要點(diǎn)

(1)常見的煤礦掘進(jìn)方式

在實(shí)際落實(shí)采礦工作的過程中，用到的煤礦掘進(jìn)方法比較多，比如，掘錨一體化技術(shù)、大斷面連續(xù)采掘技術(shù)以及綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)等，在實(shí)際的開采過程中，工作人員要從實(shí)際情況出發(fā)選擇科學(xué)合理的開采技術(shù)。通常情況下，綜合機(jī)械化掘進(jìn)需要相關(guān)設(shè)備進(jìn)行開展，如運(yùn)輸機(jī)等性能優(yōu)良的機(jī)械系統(tǒng)來完成各項(xiàng)運(yùn)輸工作。以施工流程為依據(jù)，將運(yùn)輸機(jī)以及供電系統(tǒng)等各種設(shè)備，組合成具有先進(jìn)功能的機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)之上，合理開展各項(xiàng)操作。按照巷道掘進(jìn)工程的要求選擇掘進(jìn)機(jī)的型號(hào)，在具體落實(shí)大面積連續(xù)掘進(jìn)作業(yè)的過程中，為了確保相關(guān)設(shè)備快速開展掘進(jìn)工作，就需要盡可能使用連續(xù)式、間斷式的運(yùn)輸方法，嚴(yán)格把控掘進(jìn)過程中的速度[2]。

掘錨一體化掘進(jìn)方法，需要在施工中融入采礦機(jī)以及掘進(jìn)機(jī)，充分發(fā)揮出機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。需要協(xié)調(diào)錨固作業(yè)和掘進(jìn)作業(yè)，盡可能降低施工過程中對(duì)于錨固和掘進(jìn)時(shí)間的消耗，以此來提高掘進(jìn)作業(yè)效率，這種方法適合用在多種采礦工程中。

(2)重視瓦斯排放細(xì)節(jié)

煤礦巷道掘進(jìn)工作，會(huì)伴隨瓦斯排放現(xiàn)象的出現(xiàn)，因此，需要高度重視該項(xiàng)工作，確保瓦斯的合理排放，以免瓦斯嚴(yán)重威脅到工作人員的生命安全。同時(shí)，還應(yīng)該嚴(yán)格檢查瓦斯是否完全排放，以此來保障工作人員生命安全。如果瓦斯的排放不徹底，就很有可能引發(fā)一系列的安全事故，因此，掘進(jìn)工作的落實(shí)，需要做好礦井通風(fēng)工作，及時(shí)將瓦斯氣體徹底排除。為了確保瓦斯氣體完全排放，就需要借助一系列監(jiān)測(cè)措施檢查礦井中的瓦斯氣體濃度，避免瓦斯氣體引發(fā)的安全故障[3]。

(3)落實(shí)巷道支護(hù)的細(xì)節(jié)

在完成煤礦掘進(jìn)工作之后，就需要落實(shí)巷道支護(hù)作業(yè)，該項(xiàng)工作需要使用具有針對(duì)性的措施，科學(xué)合理應(yīng)用支護(hù)技術(shù)，只有這樣才能夠?yàn)橄锏乐ёo(hù)作業(yè)的順利開展提供可靠的保障。因此，相關(guān)工作人員在支護(hù)工作之前，需要全面掌握相關(guān)各項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，確保技術(shù)效用的充分發(fā)揮。在使用巷道支護(hù)技術(shù)之前，都需要以實(shí)際礦區(qū)現(xiàn)狀為依據(jù)，確保支護(hù)的應(yīng)用能夠與掘進(jìn)作業(yè)完全匹配起來，為巷道施工作業(yè)的順利開展提供可靠的保障，以此來強(qiáng)化整個(gè)巷道工程的建設(shè)質(zhì)量。

(4)做好通風(fēng)防塵處理

通風(fēng)防塵工作在巷道掘進(jìn)過程中是一項(xiàng)不可忽視的內(nèi)容，該項(xiàng)工作的落實(shí)需要以工程項(xiàng)目的實(shí)際情況為依據(jù)，選擇一定數(shù)量的通風(fēng)機(jī)，并且將通風(fēng)機(jī)安裝在恰當(dāng)?shù)奈恢谩Ｔ趯?shí)際工作中，要根據(jù)需要嚴(yán)格控制風(fēng)量和風(fēng)壓，對(duì)風(fēng)筒進(jìn)行合理的搭配，充分利用風(fēng)機(jī)在采礦掘進(jìn)工程中的優(yōu)勢(shì)，盡可能避免出現(xiàn)渦流以及漏風(fēng)的問題，給巷道掘進(jìn)工作的開展提供良好的環(huán)境。對(duì)風(fēng)機(jī)的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，在保證其性能符合掘進(jìn)作業(yè)的要求后方可投入使用。

在風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行的過程中，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行定期檢測(cè)，對(duì)風(fēng)量進(jìn)行有效分析。同時(shí)，需要準(zhǔn)備多種應(yīng)急預(yù)案，使風(fēng)量與通風(fēng)基本需求一致。除此之外，必須做好除塵以及防塵工作。由于某些粉塵具有可燃性，如果沒有對(duì)其進(jìn)行處理，將會(huì)引發(fā)一系列的安全事故。因此，必須在確保具備良好的通風(fēng)的前提下，合理配置除塵系統(tǒng)，來有效解決粉塵，以免其影響到掘進(jìn)工作進(jìn)度。

3.煤礦巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

(1)機(jī)械化掘進(jìn)

由于掘進(jìn)機(jī)是煤礦企業(yè)進(jìn)行煤礦開采工作的重要工具，這就要求掘進(jìn)機(jī)具備較高安全系數(shù)和工作效率。目前我國煤礦企業(yè)的巷道掘進(jìn)工作都是采用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行巷道掘進(jìn)的，采用掘進(jìn)機(jī)和相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備來進(jìn)行破煤和裝煤作業(yè)，這樣一來，就能形成一個(gè)完整的工作流程體系，能提高煤礦巷道掘進(jìn)工作的質(zhì)量與工作效率，從而提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在煤礦巷道掘進(jìn)工作中用到的機(jī)械主要有轉(zhuǎn)載機(jī)以及懸臂式掘進(jìn)機(jī)等[5]。通過綜合使用機(jī)械，能夠起到提升巷道掘進(jìn)效率的作用，同時(shí)，還能夠確保掘進(jìn)工作的穩(wěn)定性。機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)的綜合使用，作為目前我國廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)，在巷道掘進(jìn)工作中具有很好的表現(xiàn)，而且其理論技術(shù)也更加完善。

(2)連續(xù)采煤機(jī)技術(shù)

由于不同區(qū)域的地質(zhì)條件各不相同，有些采礦區(qū)域存在較大的斷面，面對(duì)這種現(xiàn)象，就無法使用傳統(tǒng)的掘進(jìn)技術(shù)。為了合理規(guī)避斷面對(duì)采礦工作造成的不良影響，就需要采用連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行采礦作業(yè)，連續(xù)采煤機(jī)最大的特點(diǎn)在于其截割寬度大，能夠滿足在一種設(shè)備上集成多種工序，其相較于傳統(tǒng)采煤工序步驟較少。在采用連續(xù)采煤機(jī)開展采煤工作時(shí)要嚴(yán)格把控每道工序，并且要重點(diǎn)關(guān)注斷面的實(shí)際情況，以免發(fā)生危險(xiǎn)事故。同時(shí)，可以分層掘進(jìn)來實(shí)現(xiàn)連續(xù)采煤機(jī)在采煤工作中的應(yīng)用，就是將采煤工作進(jìn)行分層處理，分層進(jìn)行掘進(jìn)，這樣能夠更好的避免安全事故發(fā)生，提高采煤工作的工作進(jìn)度與效率。

(3)錨注支護(hù)技術(shù)

軟巖地區(qū)的地質(zhì)條件特殊，此類區(qū)域的巖石本來破碎較多，而且也相對(duì)脆弱，會(huì)對(duì)采礦工程開展產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。在軟巖動(dòng)壓巷道中使用錨注支護(hù)技術(shù)，也就是在錨桿支護(hù)的前提下，結(jié)合注漿技術(shù)來達(dá)到鞏固支護(hù)效果的作用。由于軟巖地區(qū)的巖石不穩(wěn)定，很容易發(fā)生塌方，怎樣才能有效支撐巷道就顯得非常重要。采用錨桿支護(hù)技術(shù)對(duì)巷道上部進(jìn)行加固，避免因錨桿的作用力集中在一個(gè)點(diǎn)上而引發(fā)整體巖石破裂狀況的發(fā)生，這樣能夠在一定程度上避免塌方，提高整體軟巖的強(qiáng)度。

(4)全螺紋錨桿

和普通的錨桿相比，全螺紋錨桿沒有緊固螺紋，在桿體中不存在薄弱截面，而且各個(gè)位置的強(qiáng)度都一樣，能夠有效避免由于側(cè)用力太強(qiáng)可能引發(fā)的一系列問題。在支護(hù)技術(shù)中，支護(hù)穩(wěn)定性的保障非常關(guān)鍵，只有確保支護(hù)穩(wěn)定，才能將其用在巷道掘進(jìn)中。全螺紋錨桿的應(yīng)用范圍廣、成本低，而且全螺紋錨桿可以根據(jù)巷道的實(shí)際情況進(jìn)行截取，因此其適用于多種巷道掘進(jìn)工作。

(5)沿空留巷技術(shù)在巷道的應(yīng)用

以某煤礦采礦工程為例，目標(biāo)采礦層為單一高瓦斯突出煤層，該采礦區(qū)域的環(huán)境情況與地質(zhì)情況相對(duì)復(fù)雜，很難確保巷道掘進(jìn)工作的安全性，再加上掘進(jìn)速度緩慢，從而增加了整體開采成本?，F(xiàn)下使用的是跳采這種工作面接替順序，在此現(xiàn)狀下，很有可能形成孤島工作面，煤礦開采工作中的孤島工作面掘進(jìn)以及回采過程中很有可能會(huì)因?yàn)橥咚箚栴}而增加安全隱患，再加上由于受到開采深度的影響，進(jìn)而增加了開采事故的幾率。就該煤層的實(shí)際分布情況來看，引發(fā)掘進(jìn)與支護(hù)工作難的主要原因是煤礦的埋置深度以及采掘接替緊張，在這種條件下實(shí)施煤礦開采工作，就需要使用沿空留巷技術(shù)來解決上述問題。

4.提高巷道掘進(jìn)支護(hù)水平的技術(shù)對(duì)策

(1)優(yōu)化工藝流程

對(duì)于任何一個(gè)行業(yè)而言，要想實(shí)現(xiàn)長期可持續(xù)發(fā)展，就必須具備可執(zhí)行的工藝流程，比如，對(duì)于煤礦企業(yè)而言，煤礦的開采需要嚴(yán)格遵循爆破工藝流程，如果不按照工藝流程隨意進(jìn)行爆破作業(yè)，就會(huì)增加坍塌事故出現(xiàn)的幾率。但是，爆破工藝具有一定的危險(xiǎn)性，主要危險(xiǎn)集中在電眼這一操作上，為了能夠有效應(yīng)對(duì)點(diǎn)眼時(shí)間長而且準(zhǔn)確度不夠的問題，電眼器應(yīng)運(yùn)而生。電眼器的使用能夠根據(jù)巷道圍巖的實(shí)際情況選擇最高的抵抗線和間距，以此來達(dá)到顯著提升鉆眼質(zhì)量的目的，同時(shí)還能夠有效控制炸藥量。鉆眼爆破在巷道掘進(jìn)施工中是一種常見方法，如今，巷道掘進(jìn)作業(yè)的進(jìn)行最常用到的是煤電鉆，在實(shí)際使用的時(shí)候需要深入分析安全方面的問題。

(2)提高對(duì)支護(hù)技術(shù)管理力度

煤礦企業(yè)責(zé)任人必須具備安全管理意識(shí)，科學(xué)合理運(yùn)用安全技術(shù)。實(shí)際支護(hù)工作的進(jìn)行，必須明確劃分安全職責(zé)。為了能夠最大限度保障支護(hù)作業(yè)的專業(yè)性，還需要為各部門配備專業(yè)的技術(shù)人員。頂板支護(hù)作業(yè)作為一項(xiàng)關(guān)鍵性的施工內(nèi)容，為保障支護(hù)效果，就需要做好支護(hù)前期的勘測(cè)工作，在全面勘測(cè)煤層的存儲(chǔ)情況、礦井的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及頂?shù)装鍘r性的前提下開展支護(hù)工作，這樣一來才能夠?yàn)橹ёo(hù)工作的高效開展奠定良好的基礎(chǔ)。

(3)選擇合適的支護(hù)方法

不同類型的煤礦其巷道種類也不同，因此，用到的支護(hù)方法也不同。所以，對(duì)于頂板部分比較平整的巷道，施工作業(yè)的開展需要借助錨索、錨桿以及金屬網(wǎng)進(jìn)行連接，在此基礎(chǔ)之上，再在棚頂位置實(shí)施永久性支護(hù)工作和噴漿操作，以便能夠提高支護(hù)效果。煤礦掘進(jìn)過程中軟巖地質(zhì)情況和巷道頂板破碎情況比較常見，一旦遇到這種情況，就需要在頂板位置注射催化劑和馬力散共同混合的液體，同時(shí)要運(yùn)用撞楔的方法進(jìn)行超前支護(hù)，以此來提高頂棚的強(qiáng)度。此外，還有可能遇到經(jīng)過斷層帶的情況，在這種地質(zhì)條件下，支護(hù)工作的進(jìn)行需要先確保斷層地帶破碎巖石的穩(wěn)定性，首先，需要采取一定的措施來降低出現(xiàn)周圍巖石發(fā)生形變的可能性，通常用到的是在斷層巷道中增加工字鋼棚的方法，以此來大體上進(jìn)行固定處理，之后再穩(wěn)固碎巖地帶，最后進(jìn)行永久加固。

(4)更新臨時(shí)支護(hù)技術(shù)

巷道頂棚的安全性作為煤礦巷道掘進(jìn)施工中的一項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)，為保障掘進(jìn)工作的安全進(jìn)行，就需要及時(shí)對(duì)掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和更新。在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的前提下，設(shè)備的類型也越來越豐富，比如，對(duì)于礦場(chǎng)出現(xiàn)的頂棚不穩(wěn)的現(xiàn)象，就需要找出大量的木架，在巷道上通過安裝木架進(jìn)行支護(hù)，同時(shí)還需要配合木棚開展一系列建設(shè)工作。

5.注意事項(xiàng)分析

(1)結(jié)合煤礦實(shí)際設(shè)計(jì)掘進(jìn)與支護(hù)方案

煤礦巷道掘進(jìn)與支護(hù)作業(yè)的開展，需要結(jié)合煤礦巷道周邊的實(shí)際情況設(shè)計(jì)掘進(jìn)與支護(hù)方案。某煤礦工作面在完成回采工作之后，根據(jù)工作面圍巖的活動(dòng)情況，在圍巖逐漸穩(wěn)定之后需要順著煤柱進(jìn)行工作面回風(fēng)順槽繼續(xù)掘進(jìn)開展。該工作面回風(fēng)順槽掘進(jìn)工作的進(jìn)行，由于受到空巷掘進(jìn)以及窄小煤柱的影響，致使在煤礦繼續(xù)掘進(jìn)過程中兩幫支護(hù)和巷道頂部存在著嚴(yán)重的問題，因此，為了能夠給煤礦巷道掘進(jìn)與支護(hù)工作創(chuàng)建安全的環(huán)境，就需要做好原有支護(hù)方法的優(yōu)化、改進(jìn)工作，以此來最大限度保障煤礦巷道掘進(jìn)過程中圍巖的穩(wěn)定性。

(2)嚴(yán)格控制煤礦巷道的掘進(jìn)與支護(hù)

在以上煤礦工作面回風(fēng)順槽巷道掘進(jìn)與支護(hù)中，煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)的實(shí)施，主要是以ZYP-7655型風(fēng)鉆設(shè)備實(shí)施打眼作業(yè)的，而且煤礦巷道掘進(jìn)斷面的一次性打眼、裝藥、爆破都具有一定的局限性，通過在煤礦巷道掘進(jìn)面的上幫預(yù)留出400mm的煤柱，能夠在確保巷道有效成形的前提下，為巷道掘進(jìn)工作的有序開展提供可靠的保障。以上煤礦巷道掘進(jìn)過程中，支護(hù)方案的設(shè)計(jì)和選用需要結(jié)合可能存在的影響因素，在進(jìn)行綜合考慮之后選出了錨網(wǎng)聯(lián)合圓木點(diǎn)柱的支護(hù)方式。結(jié)合巷道的掘進(jìn)情況以及支護(hù)方案還用到了錨桿支護(hù)方案，以此來起到加強(qiáng)支護(hù)體系的作用。同時(shí)，該支護(hù)方法中使用的是150mm×150mm的托盤，鋼板是采用8mm托盤進(jìn)行制作，在此基礎(chǔ)之上，配合使用6.5mm規(guī)格的圓鋼來實(shí)現(xiàn)對(duì)上述支護(hù)體系的加工和應(yīng)用，以便為煤礦巷道掘進(jìn)與支護(hù)工作的安全、高質(zhì)量開展提供可靠的保障。

6.結(jié)束語

綜上所述，煤礦采礦工程工作的落實(shí)存在著很多不確定性因素，為了全面保障采礦工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，提高煤礦開采效率，就需要從掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)入手，盡可能減少各種不利因素帶來的影響。因此，相關(guān)工作人員必須結(jié)合煤礦開采區(qū)域?qū)嶋H情況，選擇與之對(duì)應(yīng)的掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)，同時(shí)，還應(yīng)該嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)技術(shù)措施，只有這樣才能夠全面保障煤礦開采工作的綜合效益。