煤矿巷道支护与快速掘进技术探讨

煤矿巷道支护与快速掘进技术探讨

张,涛

神火新庄煤矿  河南 永城 476600

摘要：随着快速掘进技术在煤矿开采中的应用程度不断提升，对巷道支护技术提出了更高的要求。煤矿巷道支护技术和快速掘进技术在煤矿巷道施工中起到了关键作用，它们相辅相成，共同确保了巷道的安全、稳定和高效掘进。

关键词：煤矿巷道；快速掘进；支护技术；方案优化

1煤矿巷道快速掘进技术

在煤矿巷道的掘进过程中，使用一些快速掘进技术可以提高施工效率和安全性。下面介绍几种常见的煤矿巷道快速掘进技术.

1.1全断面掘进机

TBM能够实现全断面的掘进，可以同时进行钻探、爆破和掘进作业，无需人工进行爆破操作。它的掘进速度通常比传统的钻爆法要快，从而能够在较短的时间内完成大量的巷道开挖工作。TBM的掘进过程不需要人工直接进入巷道工作面，减少了人工操作的风险。它通过机械化的方式进行掘进，避免了传统爆破所带来的煤尘、噪音和振动等影响，能够提供更安全、可靠的巷道开挖环境。TBM采用先进的自动化控制系统，能够对掘进参数进行精确的控制和调整，如掘进速度、刀具的压力和转速等。这样可以实现对巷道断面的精确控制，确保巷道的设计要求和几何形状。

TBM适用于不同类型的地质条件，可以应对不同的巷道开挖需求。它可以适应软弱的土壤、坚硬的岩石以及含水层等复杂的地质条件，通过合理调整刀具和刀盘结构，提高掘进效率和质量。相对于传统的钻爆法，TBM在巷道开挖过程中产生的煤尘、噪音、振动等对环境的影响较小。同时，TBM采用电动驱动或液压驱动，能够节约能源和减少排放，具有较好的环保性能。TBM的应用范围主要集中在较长的巷道掘进工程，其投资和运营成本相对较高。在选择使用TBM进行巷道掘进时，需要充分考虑工程规模、地质条件、经济效益等因素，并进行合理的方案设计和技术支持

1.2钻爆一体化掘进法

传统的钻孔和爆破分离的掘进方式需要在钻孔完毕后停工进行装药、引爆爆破的操作，而钻爆一体化掘进能够在连续进行钻孔的同时进行充填火药和引爆爆破，减少了停工时间，提高了施工的连续性和效率。由于钻爆一体化掘进将钻孔、充填火药和引爆爆破的操作融合在一起，可以实现更高密度的钻孔和更快速的爆破，从而提高了掘进速度和工作效率。相比传统的钻孔和爆破分离的掘进方式，钻爆一体化掘进减少了人工装药和引爆爆破的环节，降低了人力投入，减少了人员在危险环境中的作业时间，提高了施工的安全性。钻爆一体化掘进将钻孔、充填火药和引爆爆破的操作整合在一起，简化了作业过程，减少了操作环节和步骤，提高了施工的操作简便性和实施可行性。尽管钻爆一体化掘进方法具有上述优势，但在应用过程中也需要注意安全风险和工艺控制。使用钻爆一体化掘进技术时，需要严格遵循安全规范和操作程序，确保装药和引爆过程的安全可靠。另外，需根据具体场地条件和工程要求，合理选择合适的钻爆一体化设备和工艺参数，以确保施工的效率和安全性。

1.3预支抽放和掘进齐步进行

预支抽放是指在巷道掘进前，通过安装探空装置（如探空钻孔或探空管道）和预先切除部分岩体，将巷道内的瓦斯、煤尘等有害气体提前抽出。预支抽放的目的是降低巷道开挖面前的气体浓度，减少瓦斯爆炸和煤尘爆炸的风险，提高施工的安全性。掘进齐步进行是指在巷道开挖的同时，通过设置通风系统进行抽放净化，实现掘进和通风系统的同步提升。具体做法包括设置风门、风筒、风机等设备，并根据巷道掘进进度和气流需求进行合理调节。掘进齐步进行技术可以保证巷道开挖面附近的空气流通，并及时将瓦斯、煤尘等有害气体排出巷道，确保施工场地的安全和舒适。通过预支抽放和齐步进行技术，有效控制有害气体的危害，减少停工和清理的时间，从而缩短巷道的施工周期。预支抽放和齐步进行技术有助于降低瓦斯、煤尘爆炸的风险，保障施工现场的安全性，减少事故的发生概率。通过及时抽出瓦斯、煤尘等有害气体，预支抽放和齐步进行技术可以改善巷道施工地点的空气质量，并为工人提供更好的工作环境。预支抽放和掘进齐步进行技术在煤矿巷道施工中的应用可以有效控制有害气体的释放，提高施工安全性，同时缩短施工周期，为煤矿生产提供了重要保障。但需要注意的是，在应用这些技术时，要严格遵守安全规程和操作规范，确保相关设备和探测装置的正常运行和有效监测。

1.4高效刀具和装备

采用先进的高效刀具和装备，如硬质合金刀具、冷凝式煤炭切割机、自动化掘进系统等，可以提高巷道掘进的速度和效率。这些刀具和装备具有较高的耐磨性和切割能力，能够更快速地处理煤岩等地质材料。

1.5高性能爆破技术

合理选择和应用高性能爆破技术，如水凝胶炸药、抗震爆破技术、粉尘抑制剂等，可以提高巷道爆破的效果和安全性。高性能爆破技术能够更有效地破碎岩石，减少瓦斯和粉尘的产生，提高爆破效率和爆破后巷道的稳定性。

在应用以上技术时，需要充分考虑煤矿的地质条件、瓦斯和粉尘排放要求以及人员安全等因素，制定合理的施工方案，并配备经验丰富的技术人员进行监督和操作。同时，合理的风道设计和通风系统的运行也是保证掘进过程中安全的重要环节。

2煤矿巷道支护技术应用

在煤矿巷道施工中，巷道支护技术是保证巷道稳定和安全的关键措施。以下介绍一些常见的煤矿巷道支护技术应用.

2.1钢材支护

钢材支护是一种常用的巷道支护技术，包括钢架、钢撑、钢拱等。钢材具有较高的强度和稳定性，能够有效地承受巷道周围的压力和荷载。钢材支护适用于较大的巷道断面和需要较高支护强度的情况。

2.2锚杆支护

锚杆支护是通过在巷道围岩中灌注锚杆并与锚杆头固定，形成锚固体系来支撑地层。锚杆支护能够增加巷道的稳定性，分散地压力，防止岩体松动和塌方。锚杆支护适用于土体较软或存在岩层松动的情况。

2.3预设支护

预设支护是在巷道开挖前预先安装支护结构和装备，如预埋钢筋网片、锚杆、喷锚砼等。预设支护可以在巷道开挖过程中提供立即的支护，减少对工作面的影响，同时加固巷道结构，增强巷道的稳定性和安全性。

2.4现浇砼支护

现浇砼支护是在巷道施工中，通过灌注混凝土来形成巷道的支撑结构。现浇砼支护具有较高的强度和刚性，能够有效抵抗地压和岩体变形。现浇砼支护适用于对巷道稳定性和密封性要求较高的情况。

2.5构造性支护

构造性支护是通过巷道周边的自然构造或岩层来提供支撑效果，如自然拱顶、良好的片理等。构造性支护适用于巷道围岩较稳定、地应力均匀分布的情况。

2.6土压平衡盾构法

对于大型巷道或需要长距离掘进的情况，可以采用土压平衡盾构机进行施工。土压平衡盾构机通过控制掘进面前后的土压平衡，实现巷道的掘进和支护。这种方法适用于软土、黏土等条件下的巷道掘进。

这些技术可单独应用或结合使用，根据巷道的地质条件、断面尺寸、工作面要求等综合考虑选择合适的支护技术。同时，合理的巷道设计和通风系统的运行也是支护的重要考虑因素，以确保巷道施工过程中的安全和稳定。

结束语

巷道支护技术为快速掘进技术提供了保障和条件。在进行快速掘进时，巷道支护技术可以确保巷道的稳定性和安全性，减少地质灾害风险，从而实现高效、安全的掘进。快速掘进技术的应用可以提高施工速度，减少施工周期，从而缩短巷道支护的时间和范围，减轻工作量和成本，提高施工的经济效益。巷道支护技术和快速掘进技术的相互结合可以提高整体施工的效率和质量，实现煤矿巷道的快速、安全和稳定施工。综合运用巷道支护技术和快速掘进技术，可以最大程度地提高煤矿巷道的施工效率和安全性，降低施工风险，提高煤矿的生产能力和经济效益。

参考文献：

[1] 巷道支护参数优化设计及数值模拟分析. 李平.能源与环保,2021

[2] 煤矿巷道掘锚一体化快速掘进技术研究. 李平.能源与环保,2021

[3] 我国大型煤炭基地开发利用现状分析. 丁国峰;吕振福;曹进成;武秋杰.能源与环保,2020

[4] 基于FLAC~(3D)的沿空留巷巷道底板变形规律分析. 赵国芳.能源与环保,2020