煤矿综掘支护技术探析

煤矿综掘支护技术探析

董记庆

中煤第五建设有限公司第一工程处   江苏省徐州市    221000

摘要：随着煤矿现代化的进行，一些设备的体积日益庞大，为了满足生产的需要，增加了大断面巷道的数量。如何保证大断面巷道的高效安全掘进是制约煤矿高效生产的关键因素。巷道的掘进方法可以分为钻爆法和综掘法。为了进一步提升掘进的安全性，现在普遍采用综掘法，即采用机械来实现巷道前方的岩体剥落。制约综掘法安全性和效率的主要因素是巷道的支护技术。当前，中国已经进入到深矿井开采时代，掘进过程中的支护问题变得更加突出。本文围绕目前综掘支护技术存在的问题展开分析，重点探讨了改善综掘支护的一些措施。

关键词：煤矿；综掘；支护技术

中图分类号：TD263文献标识码：A

引言

随着煤矿现代化的发展， 大断面巷道是煤矿开采的基本需求。 为了满足这种需求， 很多煤矿采用了综掘技术。在综掘时， 需要采用合适的支护技术， 以保证掘进的安全性和效率。 通过分析综掘支护技术存在的问题， 探讨了改善综掘支护的一些措施， 可以为改善煤矿综掘过程中的支护提供一定的帮助。

1煤矿综掘支护技术研究的意义

我国在煤炭的采掘方面制定了完善的规范制度，其中的支护环节直接影响着工作人员的人身安全，所以，在对煤炭进行采掘期间应该对以下几点加以关注。工作人员生产期间在对掘进设备进行操作时应该按照对应的规范，在转移以前还应该对巷道的围岩和顶板实施一定的增固处理，以有效提高煤矿采掘工作的顺利进行。如果在采掘期间巷道的围岩和顶板不够稳固，就会影响到掘进设施和支护设施的有效链接，从而降低了煤炭采掘的速度和质量。煤矿公司可对机械设施的性能进行提升、对机械设施的安全性进行提升，以有效优化和完善已有的支护设备。当前，国内对于支护设备的运用和优化也有了较大提升，对于煤矿的采掘速度和质量也有了较大提升，其中掘进机工作的效率也得以迅速发展，而巷道顶板裸露于空气中的时长也在逐渐缩短，最终使得工作人员的生命安全得到更多的保障。

2煤矿巷道快速掘进影响因素

巷道支护的时间不合适，在对掘进巷道进行支护时，需要考虑到巷道变形的时间效应。很多煤矿在进行支护时，由于未充分考虑到巷道变形的时间效应 ，巷道的支护不及时，巷道的变形严重，例如巷道顶底板移近量大或出现底鼓现象。特别是进入到深部开采后，岩层的应力普遍增加，许多硬岩变软。综掘巷道多是大断面巷道，这会导致巷道的断面难以满足设计的需要而返工。引起这种现象的主要原因是难以确定合适的支护时间。在工程上，多是通过经验法来确定巷道的支护时间。此外，在岩石力学领域，很难对岩体变形的时间做出准确的预测。巷道支护的效率低，在巷道掘进支护时，不仅要考虑支护的安全性，还要考虑支护的效率，即支护的速度。由于综掘巷道的断面比较大，所需的人员和支护材料比较多，这会导致综掘巷道的支护效率比较低，对综掘法的掘进速度造成极大的影响。造成这种情况的原因主要有两方面：a) 巷道支护时人员组织不当。在进行掘进支护时，工序之间很难进行有效的划分，这导致支护的速度比较慢。b) 缺乏有效的支护作业设备。由于巷道的断面尺寸较大，需要应用相应的作业平台，平台还应该具有一定的可移动性，但是目前这种平台比较匮乏。此外，在掘进时遇到一些地质构造，例如断层、陷落柱等，需要采用特殊的支护方式和方法，这也会影响支护的效率。

3煤矿综掘支护技术探析

3.1软岩巷道的支护工艺

软岩是煤矿掘进过程中遇到的特殊岩体，其存在会严重影响巷道的正常掘进。在软岩中掘进巷道时，巷道的支护工艺十分复杂。由于软岩巷道的变形与时间存在很大的关系，要求在进行支护时要分时段。首先采用一定的临时支护来控制巷道的变形，然后再采用2次永久支护来稳定巷道的变形。目前，软岩巷道的支护是一个工程难题，需要根据实际情况采取合适的支护方式。

3.2加强管理水平

需要培训员工的安全与技术后，再进行施工掘进巷道。管理者需要具备的管理班组理念先进时效，确保所有员工具备合格的职业技术与文化素质，工资分配选择合理的制度，达到所有职工积极的生产。掘进时确保所有职工各司其职，操作要严格依据操作规程，确保所有要求和每道工序都可牢记于心，互相配合才能施工顺利。

3.3研发新型支护设备

在进入到深部开采后，面临的一个最大的问题是如何保证支护的有效性。考虑到深部救援存在较大的困难，在支护失效后会引发较严重的煤矿安全事故。为此，需要做好巷道的支护工作。在深部支护时主要问题是现有的支护体会失效，大断面情况下支护的效率比较低。针对这种情况，一方面要重视对支护设备的研究，研发高强度材料，从而有效地控制大断面巷道的变形；另一方面要重视对支护平台的研究，研究出适用于大断面支护作业的可移动平台，从而有效地提高巷道支护的效率。

3.4重视巷道变形机理的研究

巷道支护的目的主要是控制巷道的变形。因此，为了更加有效地对巷道进行支护，需要研究巷道变形的机理。虽然目前已经从弹塑性理论方面分析了巷道的变形，但是这些多是基于静态力学的分析，未充分考虑巷道变形的时间效应。针对这些情况，应该重视动载情况下巷道的变形机理。巷道围岩变形的范围对锚索和锚杆支护的有效性有着极大的影响，若锚杆或锚索长度的确定未考虑巷道变形的时间效应，则会引起支护体失效。在深部巷道支护时，巷道具有很强的流变和冲击特性，揭示其机理对于巷道的支护有着非常重要的意义。考虑到巷道变形的复杂性，直接从理论上分析存在较大的困难。为此，应该进行大量的现场实测，以测得的一些数据为依据，从而合理地指导工程实践。

3.5推行“避峰”生产

现代社会发展中，煤矿企业大多实行“三八制”的运行模式即：早班生产、中班检修、夜班生产，一般情况下早班要应对各种的安全检查。为了保证工时利用率和单进水平的提升，适当的对生产与检修之间的关系进行调节是非常重要的。“避峰”生产就是合理的调整了原有的生产模式，新的生产模式即早班检修、中班生产、夜班生产，使得安全检查和设备检修可以共同进行，避免了安全检查集中在早班的情况^[3]。

3.6锚杆支护技术的应用

锚杆支护技术是巷道高强度支护方案的核心组成部分。在该技术的实际应用过程中，施工过程包括三个模块，即螺栓组合、连接和加固。在煤矿开采施工过程中，巷道施工会破坏原有的岩石结构，使其自身稳定性难以保证。为了进一步保证巷道施工安全，提高岩石结构稳定性，需要在底层高可靠地互联锚杆，以保证巷道围岩的稳定性。锚杆支护施工过程中，应根据采掘实际情况合理选择锚杆类型，并合理组合，在巷道中形成组合梁和拱，有助于减少冒顶事故的发生。作为最后一个环节，应根据采煤和掘进的实际情况选择锚杆加固，以保证巷道在锚杆群的作用下，形成封闭的承载体，从而保证锚杆的整体质量。锚杆支护和液压支架有区别。锚杆支护的核心强调充分发挥防御支撑作用。在采煤和掘进过程中，锚杆支护应根据实际情况进行调整。在确定支护方案时，应对围岩地层的结构变化进行系统的勘探，掌握全面的数据，确保支护方案的适用性和合理性。

结束语

巷道的快速掘进对于缓解煤矿生产过程中遇到的采掘接替紧张问题具有十分重要的意义。在进行巷道掘进时，影响巷道掘进速度的因素有煤矿的地质条件、采用的掘进工艺、采用的支护工艺以及现场施工管理，其中影响最大的要属掘进过程中的支护工艺。简要分析了一般情况下支护工艺、特殊情况下支护工艺以及软岩巷道支护工艺的选择情况，探讨了支护工艺对快速掘进的影响，可以为认识煤矿巷道的快速掘进提供一定的参考。值得注意的是，综掘巷道断面并不存在一定的标准，支护设备和平台也不具有通用性，因此，在研发设备时，需要根据煤矿的实际情况做出相应的调整。

参考文献：

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