煤矿井巷道支护工程的创新与可持续发展研究

煤矿井巷道支护工程的创新与可持续发展研究

刘振宇

 中煤三十工程处 231500

【摘要】作为重要的能源资源，煤矿对国家发展至关重要。但在开采煤炭的过程中，涉及到很多环节和内容，稍有不慎就会引发严重的安全事故。比如，2023年2月发生的“2·22阿拉善左旗煤矿坍塌事故”，造成53人死亡、6人受伤，直接经济损失20430.25万元。其中，煤矿井巷道的支护工程存在的安全问题较多，需要针对目前存在的问题制定相对应的创新改革措施，将先进的技术手段、先进材料和现代技术充分利用起来，使煤矿的安全生产水平得到持续提升，实现煤矿井巷道支护工程的可持续发展。

【关键词】煤矿井巷道；支护工程；可持续发展；技术创新

煤矿巷道的支护形式可以概括为两种，分别是外部支护和锚杆支护。前者是在围岩外部进行支护，通过支护结构的承载能力承受地压，确保围岩的稳定性。而锚杆支护需要对地层进行钻孔，通过插入锚杆、灌浆等一系列手段，起到岩体或土体稳定的效果。实际在开展煤矿井巷道支护工程时，需要结合施工现场的实际情况选择最为恰当的方式，并积极开展支护工程的创新。

一、煤矿巷道支护关键技术

（一）锚喷支护

从围岩的自身属性以及环境因素来看，巷道的支护应该采用锚、喷、网、索、注联合支护。锚喷支护有多种形式，锚杆支护、喷射混凝土支护、锚喷支护、锚喷网支护、锚喷网架支护、锚喷网索支护、锚喷网索支护等形式。锚喷支护是锚杆与混凝土相结合形成的，对巷道的支护效果良好。钢纤维混凝土的一系列性能均优于素混凝土，特别是具有良好的韧性，相比素混凝土大约提高10-50倍，抗冲击能力提高8-30倍。故适合在膨胀岩体、高地应力巷道施工采用。钢纤维混凝土内部填充的钢纤维一般是碳素钢纤维，其直径为0.3-0.5mm，长度为20-25mm，其抗拉强度大于380 Mpa,故钢纤维混凝土的破坏不是钢纤维被拉断，而是钢纤维从混凝土中拉出。

（二）高强锚杆

对于一些大断面以及围岩破碎的巷道的开挖，仅靠一般的锚杆是不能满足要求的，这就需要一种高性能的锚杆。目前应用的高性能锚杆大多是高强螺纹钢锚杆。是将普通螺纹钢锚杆通过合理的工艺方式和工艺参数，进行整体强化热处理而成。其屈服强度为703Mpa,极限强度为811Mpa。所以，在支护时应用，不仅可以大大降低巷道的变形量，保证安全可靠，而且可以适当增大锚杆间排距，从而提高掘进速度，降低成本。

（三）锚索

锚索作为一种新型的加强支护形式，由于锚固深度大，可以将下部不稳定岩层锚固在上部稳定岩层中。同时，可以施加预应力，主动支护围岩，从而充分调动巷道深部的围岩强度。在巷道支护中得到广泛应用。

二、煤矿井巷道支护常见问题

（一）施工质量难以得到保障

在实际施工过程中，由于施工人员技术水平参差不齐、施工设备落后等原因，往往会导致支护结构的安装位置不准确、连接不牢固、支护材料使用不当等问题。这些问题不仅会影响支护结构的稳定性和可靠性，还会增加巷道维护的难度和成本。

（二）监测与维护不足

部分矿井缺乏完善的监测体系，无法及时发现巷道支护结构的变化和损坏情况。同时，部分矿井在巷道支护结构的维护方面也存在疏忽，未能及时对损坏的支护结构进行修复和加固，导致安全隐患的积累。

三、煤矿井巷道支护工程的实践创新

（一）应用新型支护材料

相比较传统的支护材料来说，应用纤维增强复合材料、高强度钢板等这种新型支护材料，无论是耐久性还是强度都有非常大的提升，可以使巷道的支撑能力得到进一步提升。除此之外，新型支护材料的材料，能够在复杂的矿井环境中使用，增强了巷道支护的可靠性和安全性。

（二）应用智能化支护系统

随着信息化时代的到来，当前在开展煤矿井巷道支护工作时，也可以应用智能化设备和技术，如：控制系统、传感器等。在智能化设备应用下，可以对巷道变形情况开展实时监测，并对支护的方式和力度自动调整。通过对数据的采集、整合、分析、处理，使支护效率和质量得到了大幅度提升，最大程度降低了人工操作带来的安全事故。

（三）创新支护方法

作为目前新型的支护方法，锚杆支护、注浆加固等方式，可以使巷道的整体稳定性得到增强，形成更加稳定的支护体系。比如，应用注浆加固法，可以在巷道壁面中注入新的浆液材料，使孔洞和裂缝得到高质量填充。而锚杆支护法的应用，可以将巷道壁面与深层岩石通过锚杆紧密联系起来，打造更加稳定的支护体系，使支护工作的安全性和效果得到全方位保障。

四、煤矿井巷道支护工程的可持续发展途径

（一）明确支护工程的重要性

在煤矿开采过程中，井巷道的稳定性直接关系到矿工的生命安全和矿井的正常生产。一旦井巷道发生坍塌、变形等事故，不仅会造成人员伤亡和设备损失，还会严重影响煤炭资源的开采效率。因此，加强井巷道支护工程的建设，是确保煤矿安全生产的重要保障。在支护工程的设计和施工方面，应充分考虑地质条件、开采工艺等因素，制定科学合理的支护方案。通过对井巷道的稳定性分析，确定合理的支护参数和结构形式，确保支护工程能够满足安全生产的要求。同时，在施工过程中，应严格执行安全技术规程，加强现场管理和监督，确保支护工程的质量和安全。

（二）注重技术创新和人才培养

通过引进和开发新技术、新工艺，不断提高支护工程的科技含量和创新能力。同时，加强人才培养和队伍建设，提高支护工程的设计、施工和管理水平，为煤矿安全生产提供有力的人才保障。在支护工程的建设过程中，应注重经济效益和社会效益的协调发展。通过优化支护方案、降低工程成本、提高资源利用率等措施，实现支护工程的可持续发展。同时，加强对支护工程的维护和保养，延长其使用寿命，降低维护成本，为煤矿的长期稳定发展提供有力支持。

五、结束语

总而言之，虽然近些年逐渐加大了对煤矿领域的监督管理力度，加强了技术、材料、设施、人员的改进，但在开展煤矿井巷道支护工程的过程中依然存在较多问题亟待改善。针对问题，需要加强监测和预警工作，对常规的支护结构进行改进，研发新的支护材料，使支护工程的稳定性和安全性得到进一步保障。除此之外，要充分考虑环境保护和资源合理利用，对施工工艺进行优化，应用可再生材料，加强对废弃物的回收利用，促进煤炭能源领域的可持续发展。

【参考文献】

[1]闫志斌. 煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的应用[J]. 当代化工研究, 2019(10):2.

[2]范宝贤.煤矿井巷道支护工程的创新与可持续发展研究[J].冶金与材料,2024,44(03):64-66.

[3]王震. 煤矿软岩条件下的巷道掘进和支护应用研究[J]. 内蒙古煤炭经济, 2019(18):2.