楊龍鋒

摘要：經(jīng)濟(jì)發(fā)展加大了對(duì)礦產(chǎn)資源的需求，煤炭資源開采越來(lái)越深。為了能繼續(xù)開采埋藏在更深層次、賦存更復(fù)雜的煤炭資源，煤炭企業(yè)需要借助先進(jìn)科學(xué)安全的技術(shù)。本文通過(guò)分析煤炭采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)的狀況以及影響因素，指出目前在煤炭采礦工程中巷道掘進(jìn)以及支護(hù)技術(shù)存在的問題，并根據(jù)問題提出相應(yīng)的解決之策。

關(guān)鍵詞：煤炭采礦工程；巷道掘進(jìn)；支護(hù)技術(shù)

我國(guó)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求不斷增加。煤炭作為重要的資源，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的主要能源之一，采礦行業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中起到了無(wú)法代替的作用。為了能開采埋藏較大的煤炭資源，需要運(yùn)用先進(jìn)安全的科學(xué)技術(shù)，煤礦企業(yè)需要選擇安全的巷道掘進(jìn)技術(shù)以及礦井內(nèi)部的巷道支護(hù)技術(shù)，以此保障人員的安全以及科學(xué)合理開采礦產(chǎn)資源。

1.煤炭采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)

在開采煤炭資源的整個(gè)采礦過(guò)程中，需要重點(diǎn)關(guān)注的是巷道掘進(jìn)以及巷道支護(hù)兩環(huán)節(jié)。

在開采煤礦的環(huán)節(jié)中，巷道掘進(jìn)是巷道支護(hù)工作的基礎(chǔ)與前提。在巷道掘進(jìn)中大多采用的是直眼掏槽與斜眼掏槽技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行作業(yè)。煤礦的巷道如果要經(jīng)過(guò)軟巖夾層，在這種情況下，就需要利用斜眼掏槽技術(shù)，而且一旦遇到斷面較大的情況，還需要增加輔助眼等[1]。在開采煤礦的巷道掘進(jìn)中，要整體將所用設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，形成一體化的掘進(jìn)系統(tǒng)。

在巷道掘進(jìn)工作結(jié)束后，就需要對(duì)煤礦周邊地質(zhì)條件不穩(wěn)定的地段進(jìn)行支護(hù)，以便更好地保護(hù)巷道。整個(gè)支護(hù)工作都是以預(yù)留煤柱為中心進(jìn)行的，既要保證巷道的下區(qū)段與上區(qū)段都要有預(yù)留煤柱，也要保障以預(yù)留煤柱為中心進(jìn)行通風(fēng)處理以及巷道的排水工作等。同時(shí)還要采取科學(xué)合理的方法、技術(shù)來(lái)保障巷道的穩(wěn)定性。要通過(guò)科學(xué)的計(jì)算，估計(jì)預(yù)留煤柱的長(zhǎng)寬、抗壓性以及其他數(shù)據(jù)，要對(duì)預(yù)留煤柱進(jìn)行維護(hù)與管理。

2.煤炭采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)的影響因素

2.1地應(yīng)力因素

在煤炭采礦過(guò)程中，地應(yīng)力因素在開采進(jìn)度中的影響是非常大的。地應(yīng)力是地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力在能量釋放的過(guò)程，發(fā)生地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，這是自然環(huán)境影響，人為不可控[2]。地應(yīng)力因素在巷道掘進(jìn)時(shí)的影響很大，具體表現(xiàn)使巖石體位移、支撐物變形以及煤層壓松等現(xiàn)象，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致工程塌陷。因此，為了解決這些問題，保障工程順利進(jìn)行，在巷道掘進(jìn)以及對(duì)巷道支護(hù)作業(yè)時(shí)，需采取科學(xué)合理的技術(shù)方法進(jìn)行保護(hù)，以此克服自然環(huán)境因素的影響。

2.2巷道圍巖強(qiáng)度因素

在煤礦開采過(guò)程中，巷道的穩(wěn)定性與圍巖強(qiáng)度密切相關(guān)，圍巖強(qiáng)度高，則巷道穩(wěn)定性強(qiáng)[3]。在施工過(guò)程中，也經(jīng)常遇到軟巖類巖石，為了保障施工人員和工程安全，保障施工順利進(jìn)行，在工程開始之前，要在勘察并結(jié)合圍巖強(qiáng)度分析的基礎(chǔ)之上，采取合理的支護(hù)技術(shù)。在對(duì)圍巖進(jìn)行勘察中，特別注意對(duì)地應(yīng)力的承載力進(jìn)行分析，因?yàn)閷?duì)地應(yīng)力的承載能力與頂板位移的大小是息息相關(guān)的，當(dāng)承載地質(zhì)應(yīng)力的能力強(qiáng)的時(shí)候，巷道支護(hù)技術(shù)就能發(fā)揮相應(yīng)的支撐能力以及保護(hù)能力。總之，在巷道掘進(jìn)施工過(guò)程中，有關(guān)工作人員要特別關(guān)注圍巖強(qiáng)度帶來(lái)的影響，保障圍巖的強(qiáng)度在一定程度上是有利于提高巷道掘進(jìn)的安全性以及支護(hù)的有效性，保障工程效益、提高工作效率。

2.3巷道斷面尺寸以及形狀因素

巷道是井下生產(chǎn)的動(dòng)脈，巷道的斷面形狀直接影響到煤炭開采的安全與經(jīng)濟(jì)效益[4]。在煤炭采礦的巷道掘進(jìn)施工中，對(duì)巷道圍巖應(yīng)力的相關(guān)優(yōu)化工作是必不可少的，與此同時(shí)還要進(jìn)行保護(hù)支撐。否則，就會(huì)造成斷面出現(xiàn)應(yīng)力不均勻的情況。為了解決這一問題，使應(yīng)力能夠得到分散，在巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)中要嚴(yán)格控制巷道斷面的尺寸以及大小。

3.煤炭采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)運(yùn)用中存在的問題

3.1設(shè)備問題

改革開放以來(lái)，為滿足更多的煤炭資源需要，對(duì)開采煤炭的技術(shù)運(yùn)用方面也是一個(gè)挑戰(zhàn)，且目前開采煤炭的難度也越來(lái)越大。既使科學(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展，煤礦掘進(jìn)的支護(hù)設(shè)備也有了一定的改善，但大部分的煤礦企業(yè)還是采用的較為陳舊的掘進(jìn)機(jī)或者是錨索機(jī)。運(yùn)用最普遍的懸臂式掘進(jìn)機(jī)，需要施工人員共同配合進(jìn)行作業(yè)，因此該設(shè)備的機(jī)械化程度較低，帶來(lái)的工作效率也不高。再加上錨索機(jī)和懸臂式掘進(jìn)機(jī)這兩種設(shè)備所采用的方式都比較傳統(tǒng)，沒有什么創(chuàng)新，對(duì)巷道進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候也不夠精確，導(dǎo)致工作效率低下，既不能保障巷道支護(hù)質(zhì)量，也不能滿足實(shí)際運(yùn)用的需要，在一定程度上也不能保障施工的安全。

3.2材料問題

煤炭開采工程是一項(xiàng)對(duì)安全系數(shù)要求很高的工作，因?yàn)橹ёo(hù)材料問題導(dǎo)致的安全事故在煤炭采掘中發(fā)生的頻率較高。一般安全事故，像煤礦頂板塌陷等問題，造成這種事故的因素比較復(fù)雜。比如地震、泥石流等自然災(zāi)害影響，也有巷道支護(hù)材料不合格和設(shè)備老舊等問題。因?yàn)椴牧弦约霸O(shè)備不合格，無(wú)法承受頂板的重量導(dǎo)致頂板塌陷事故發(fā)生。要保證支護(hù)技術(shù)在巷道掘進(jìn)中發(fā)揮作用，需要做保障頂板的穩(wěn)固，不僅要求巷道掘進(jìn)的機(jī)械化程度高，還要求支護(hù)設(shè)備以及支護(hù)材料不斷更新改善，做到更好的質(zhì)量保障，減少因設(shè)備、材料的不合格導(dǎo)致頂板塌陷而帶來(lái)的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失。

3.3技術(shù)問題

在煤炭開采技術(shù)工程中，常用的技術(shù)主要有兩類：一是綜合開采法，二是鉆爆法。在結(jié)合煤礦當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境、圍巖情況以及工作環(huán)境的基礎(chǔ)上選擇合適的開采技術(shù)。針對(duì)不同的工作環(huán)境，在開采煤炭，進(jìn)行巷道掘進(jìn)作業(yè)時(shí)發(fā)揮好開采技術(shù)的作用，不僅需要提高掘進(jìn)的機(jī)械化水平，還要提高設(shè)備的科學(xué)性。從而減少由于這些問題帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失以及人力資源的消耗?？茖W(xué)的開采技術(shù)以及良好的配套設(shè)施是進(jìn)行巷道掘進(jìn)或者工程順利開展的基礎(chǔ)。工程的快速推進(jìn)，還要求工程人員以及作業(yè)團(tuán)隊(duì)具備良好的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)，因此，要加強(qiáng)工作人員的科學(xué)技術(shù)、安全意識(shí)以及采礦相關(guān)知識(shí)的培訓(xùn)、以此來(lái)提高整個(gè)工作團(tuán)隊(duì)的綜合素質(zhì)。

4.煤炭采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用要點(diǎn)

4.1煤炭采礦工程巷道掘進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用要點(diǎn)

（1）地質(zhì)勘探工作準(zhǔn)備。在進(jìn)行煤炭采礦工程巷道掘進(jìn)時(shí)，要考慮到地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及自然環(huán)境對(duì)整個(gè)工程施工的影響。因此要重視地質(zhì)結(jié)構(gòu)的勘探工作，科學(xué)合理地利用先進(jìn)勘探技術(shù)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)探測(cè)，提高勘探的效率與質(zhì)量[5]。目前，我國(guó)在采礦工程的地質(zhì)勘探方面所運(yùn)用的技術(shù)還需要提升。煤礦企業(yè)在進(jìn)行煤炭采礦工程的過(guò)程中，工程施工人員在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，要結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況、采礦工程的實(shí)際情況以及自然環(huán)境進(jìn)行采礦工程的巷道掘進(jìn)與支護(hù)等。

（2）綜合機(jī)械化掘進(jìn)。目前，我國(guó)在已經(jīng)研發(fā)了許多類型的掘進(jìn)機(jī)器，同時(shí)也通過(guò)了三種實(shí)際操作的掘進(jìn)技術(shù)。比如：低下煤礦綜合技術(shù)掘進(jìn)、半煤半巖石技術(shù)掘進(jìn)、全煤巖技術(shù)掘進(jìn)。這些掘進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用都需要機(jī)械，目前運(yùn)用最廣的就是懸掛式掘進(jìn)機(jī)、電鉆機(jī)以及轉(zhuǎn)換機(jī)，通過(guò)這些高科技的機(jī)械協(xié)作完成掘進(jìn)作業(yè)[6]。懸掛式掘進(jìn)機(jī)在整個(gè)煤炭采礦巷道掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)揮著不可代替的作用。因此，國(guó)家在一定程度上還大力支持研發(fā)新型的懸掛掘進(jìn)機(jī)，幫助煤炭采礦行業(yè)進(jìn)行巷道掘進(jìn)時(shí)的開采力度，這在一定程度上提高了工作效率，在有限的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了更大的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）瓦斯排放工作。在煤炭采礦工程巷道掘進(jìn)時(shí)，不僅要考慮到地質(zhì)勘探因素的影響，還要分析當(dāng)?shù)丨h(huán)境對(duì)巷道掘進(jìn)的影響，特別是環(huán)境是否安全。在掘進(jìn)施工過(guò)程中，產(chǎn)生瓦斯是毋庸置疑的。因?yàn)橥咚故且环N易燃易爆的氣體，所以當(dāng)巷道中瓦斯含量過(guò)高，這樣的情況下是容易引發(fā)爆炸事件。總之，在巷道掘進(jìn)的過(guò)程中，相關(guān)工作人員要密切關(guān)注瓦斯含量與濃度，要積極采取科學(xué)有效的方式對(duì)瓦斯進(jìn)行排放，降低整個(gè)巷道中瓦斯含量。以便保障施工人員的安全。

（4）巷道掘進(jìn)施工工藝。當(dāng)前，針對(duì)煤炭采礦巷道掘進(jìn)時(shí)所采取的施工技術(shù)主要是直眼掏槽與斜眼掏槽兩種方式。但在針對(duì)當(dāng)前施工工藝上的問題，進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)章制度進(jìn)行，采取多道工藝相結(jié)合的方式進(jìn)行交叉作業(yè)，即可提高公共效率，又可提高施工效益以及巷道掘進(jìn)的進(jìn)度。

（5）通風(fēng)防塵工作。在施工人員進(jìn)行巷道掘進(jìn)時(shí)，煙塵粉末會(huì)飄浮在空氣中，甚至還有一些具有危害性的氣體，比如二氧化碳與瓦斯等。因此，在巷道中對(duì)一些煙塵粉末與危害性氣體的及時(shí)排放是非常重要的，關(guān)乎工作人員的人身安全以及工程安全。一般在巷道中排放危害氣體的方式就是通風(fēng)防塵，這就要求在巷道內(nèi)部安裝通風(fēng)系統(tǒng)，要根據(jù)實(shí)際情況做出選擇，是需要設(shè)備通風(fēng)還是自然通風(fēng)，必要的時(shí)候要借助通風(fēng)機(jī)完成，以便更好地配合通風(fēng)系統(tǒng)的完善。針對(duì)粉塵，在必要的時(shí)候，要借助除塵器進(jìn)行粉塵的吸收，以此營(yíng)造出好的施工環(huán)境。

4.2煤炭采礦工程巷道支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用要點(diǎn)

（1）錨索支護(hù)技術(shù)。在采礦巷道掘進(jìn)施工過(guò)程中，當(dāng)遇到復(fù)雜的地質(zhì)時(shí)，要考慮軟巖的巷道支護(hù)。因?yàn)檐泿r類巖石容易變形，穩(wěn)定性較差，再加上容易被風(fēng)化，所以，當(dāng)掘進(jìn)施工遇到軟巖的時(shí)候，要采取必要的措施保護(hù)好巷道。國(guó)際上，在巷道支護(hù)技術(shù)研究提出許多方法，但都不適用于高應(yīng)力影響下的軟巖巷道支護(hù)需要。在我國(guó)現(xiàn)階段，有專家學(xué)者提出了錨索支護(hù)技術(shù)。錨索支護(hù)技術(shù)能夠很好地解決因地應(yīng)力影響而帶來(lái)的軟巖問題。通過(guò)這樣的技術(shù)能夠很好地控制圍巖的狀況，在一定程度上增強(qiáng)了圍巖的堅(jiān)固性與穩(wěn)定性。

（2）錨桿支護(hù)技術(shù)。在煤炭開采巷道掘進(jìn)施工中，軟巖這一類的圍巖類型在施工中比較常見。因此，為了解決因地質(zhì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的自然問題，現(xiàn)在較多施工企業(yè)都采用了錨桿支護(hù)方式，通過(guò)這種技術(shù)來(lái)解決軟巖給巷道帶來(lái)的問題。通過(guò)運(yùn)用錨桿支護(hù)技術(shù)，對(duì)錨桿增強(qiáng)應(yīng)力，提升圍巖的承重力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道的有效保護(hù)。再加上可以依據(jù)圍巖的實(shí)際情況采取相應(yīng)的支護(hù)，在一定程度上降低了支護(hù)成本與掘進(jìn)成本，因此被廣泛運(yùn)用。

（3）U型鋼支護(hù)技術(shù)。在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，巷道因?yàn)闀?huì)受到高應(yīng)力的影響，因此很容易產(chǎn)生變形的問題。為了抵抗高應(yīng)力對(duì)巷道造成的變形，可以通過(guò)安裝金屬支架來(lái)進(jìn)行保護(hù)。目前，運(yùn)用最廣泛的就是U型鋼支護(hù)技術(shù)。U型鋼支護(hù)技術(shù)在巷道保護(hù)中的運(yùn)用，可以保障巷道的質(zhì)量與安全。U型鋼支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用對(duì)金屬支架的要求很高，要求其金屬支架具有很強(qiáng)的靈活性與伸縮性，能夠抵抗高應(yīng)力的影響，使得圍巖不變形，充分發(fā)揮支護(hù)作用。

（4）永久性支護(hù)技術(shù)。在煤礦巷道掘進(jìn)過(guò)程中，為了保證煤礦周圍的圍巖不受到危害。不僅要在掘進(jìn)時(shí)科學(xué)合理的安排挖掘距離，還要確保所選擇的錨桿是否符合實(shí)際運(yùn)用。在錨桿安裝結(jié)束后，相關(guān)工作人員要噴灑一定程度上的標(biāo)釘以及噴灑符合標(biāo)準(zhǔn)的混凝土，然后進(jìn)入下一步操作工序，在所有步驟都結(jié)束后，相關(guān)工作人員要認(rèn)真檢查任務(wù)以及安裝情況，避免在工作狀態(tài)下發(fā)生塌陷。

5.結(jié)語(yǔ)

隨著改革開放的不斷推進(jìn)，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求也不斷增加?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷提升礦產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)水平。為了合理地開采以及利用礦產(chǎn)資源，提升煤礦開采的安全以及效率，煤礦企業(yè)要選擇合適的掘進(jìn)技術(shù)以及支護(hù)技術(shù)，提高煤礦巷道掘進(jìn)效率以及支護(hù)質(zhì)量，從而推動(dòng)煤礦企業(yè)的安全和科學(xué)的發(fā)展，保障工人的生命及安全。

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