深部煤矿巷道掘进和支护关键技术与应用研究

深部煤矿巷道掘进和支护关键技术与应用研究

董越坡

开滦能源化工股份有限公司吕家坨矿业分公司  河北省唐山市  063107

摘要：为提高深部煤巷掘进过程中的安全性，阐述了现阶段煤矿开采的掘进技术和支护技术存在的问题，提出了巷道掘进过程中需要注意的事项，针对深部煤矿巷道掘进特点提出了采用锚网和锚注支护技术，最后对深部巷道掘进和支护关键技术应用进行了分析，为其他煤矿企业提供借鉴。

关键词：煤矿开采；巷道掘进技术；支护技术

引言

众所周知，随着时代的发展与科技的进步，国家对能源的需求量越来越多，许多工业生产所需的原材料日益增加。中国拥有丰富的煤炭资源，而煤炭资源是工业生产中重要的原材料之一，由于开采难度比较大，且一般的开采方式是井工开采，提高煤矿的掘进技术水平是非常有必要的，这样既可以降低生产成本，又可以提高生产效率。除此之外，在煤矿巷道掘进开采中，还应有针对性地采用不同的掘进技术，并对巷道掘进实施安全管理。

1巷道掘进和支护技术现状

煤矿巷道掘进常用的技术主要有三种，分别为综合机械掘进法、掘锚式法和整体化流水线法。三种技术应用场景不同，其优缺点也不一致。但这三种技术都有一共同点，可控制掏槽角度在50°~90°的范围内，增大掏槽的表面积以便顺利采取巷道掘进操作。由于煤矿的地质环境有些较为特别，为软岩层，针对该地质创造出了巷道掘进爆破技术，该技术综合了斜眼掏槽与直眼掏槽的优点，显著提升掘进工作的效率。在煤矿生产工程中，应根据环境特点科学合理的选用掘进技术以及支护技术，在保障巷道掘进过程的安全性的前提下，有效提升煤矿生产的效率，为企业带来巨大的经济利益。

2巷道掘进和支护关键技术

2.1钻爆技术

钻爆技术是在较为坚硬的岩石层中所用到的一种掘进技术。随着科技的不断创新，钻爆技术由起初的人工引爆发展到如今通过钻车来打孔然后进行开采，再运用新兴技术进行岩石的爆破。在应用该技术的过程中需注意的问题如下：a)爆破前勘测周围岩层情况和掘进巷道的环境，并计算炮眼位置，这样更有利于达到爆破的效果。b)计算所得参数不能直接应用，还需要与标准参数进行对比，选择更准确的数值进行爆破。在实际应用过程中，还要注意对炸药的填充，最常见的填充方式有正向填充和反向填充，但具体运用哪种填充方式需结合实际情况来选。此外，还应按照相关规定对炸药包进行排序与放置，注意安装场地的清洁程度。

2.2锚注支护机理

锚注支护能够充分保证支护结构的完整性，其作用机理主要体现在以下几个方面：第一，壁厚充填加固在进行壁后充填加固后，巷道围岩内部裂隙被填充，应力传递均匀，是的支架能够承受稳定的均布载荷，充分发挥支架的支护效能；同时，填充裂隙的注浆充填层能够充分吸收巷道围岩变形，消耗其释放的变形能，减小围岩变形。第二，裂隙充填与压密由于围岩内部裂隙连通，造成围岩完整性差，易风化软化，通过注浆填充，使得围岩裂隙被充实，围岩形成一个有机的整体，同时随着巷道围岩变形，注浆填充层能够压缩浆液，使其扩散到初步注浆无法扩散到的裂隙范围，提高围岩整体强度。第三，网格骨架注浆液具备很强的塑性，当注浆液在围岩裂隙中凝固后，在一定范围内形成规模的网格骨架。当发生外力作用时，网格骨架不会生发破坏，同时将应力向深部强度更高岩体传递，即使巷道围岩发生破坏，网格骨架也能相应提高围岩峰后参与强度，防止围岩变形进一步加剧。第四，保护锚杆不受物理性腐蚀，充分保证锚杆主动支护的作用，延长锚杆支护时间。第五，对锚喷支护的作用注浆材料具备很强的黏附能力，通过注浆可以充分提高围岩体与支护结构间的粘结作用，进而提高对巷道围岩变形的控制能力。第六，锚杆注浆支护和锚喷支护可以有机组合，形成一种类似组合拱的结构，并基于组合拱将巷道围岩顶部应力通过两帮向底角传递；同时，组合拱具有较大的厚度和强度，从而防止在底板产生应力集中，避免底鼓现象的产生。当底板稳定后，可进一步提高巷道顶板和两帮的稳定性。

2.3深孔爆破技术

应用深孔爆破技术时必须在巷道中进行钻孔的掘设和选择，要确保钻孔的直径符合相关的规范要求。采用该技术成型的钻孔，其直径最小为75mm，利用深孔钻机钻出至少5m的孔洞。实际钻孔时，需根据修好的梯段倾斜程度选择使用垂直钻孔或者倾斜钻孔。钻孔前，先对会用到的钻孔工具进行检查并清理干净。钻孔作业必须由两名工作人员合作完成，以打孔位置为圆心，50m范围内不能出现带电作业。机体、钻杆及炮眼必须保持在同一直线上，每个钻孔都必须编号，方便布置引线。钻孔完毕后勘察周围岩层，精确计算炸药量。放炮作业完成后，相关人员至少间隔15min才能进入爆破区查看有无哑炮。处理哑炮时注意做好自我保护，严格按照技术要求拆除哑炮。深孔爆破技术与其他爆破技术相比具有一定的优势，该技术会使岩块变得均匀，不会过大或过小，同时大大提升了工作的质量和效率，应用过程更具安全保障。

2.4智能通风

由于掘进巷道的特殊性，面临独头巷道掘进死角瓦斯难以稀释排出、局部粉尘浓度高等问题，一方面对井下作业人员造成严重威胁，另一方面对智能掘进机、钻锚机等设备的姿态定位、远程监控等造成影响，威胁井下作业安全。因此需要对整个通风系统进行智能化设计，主要包括两个方面:(1)出风口风流的智能调控，通过实时采集瓦斯监测传感器，粉尘监测传感器的数据，结合随钻随测监测的数据，智能预测巷道瓦斯及粉尘浓度，调整变频风机输出功率，实现风筒出风口风流的智能调控。(2)除尘系统的智能联动，通过接收来自安装在风机上的多传感器数据，智能启动除尘并调整除尘功率，达到降低巷道内粉尘浓度的目的，为智能设备运行提供必要的作业环境。

2.5连续采煤机掘进技术

连续采煤掘进技术主要适用于大截面煤矿巷道中，具有优良的效果。在实际施工中，工作人员需实时观察掘进过程的环境情况，结合环境特点优化改善施工步骤，提高掘进工作的效率，提高煤矿生产的质量。同时由于该技术采用的机器的截割宽度为煤矿运输工作提供了便利，提高煤矿运输的效率。但该技术也具有一定的缺陷，在大断面巷道环境中应用该技术必须分层掘进，增加了施工流程。

结语

综上分析，掘进支护是当前煤矿井下重要的支护内容，从当前巷道掘进支护的实际情况来看，巷道掘进过程的安全性显著提升。但是随着巷道埋深的增加，掘进支护在很多方面表现出了较大的不足，全面提升支护实效已经成了当前巷道掘进工作需要重点破解的难题。因此，煤矿企业应当充分认识到做好掘进支护的重要性，切实从巷道所处的地质情况出发，全面提升掘进支护的复合型，更好保证掘进支护质量。

参考文献

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