煤礦開采技術(shù)與掘進支護技術(shù)的探討

＊焦飛飛

（山西蘭花集團莒山煤礦有限公司 山西 048000）

引言

煤炭資源是我國經(jīng)濟高速發(fā)展的重要支撐，豐富的煤炭資源是我國發(fā)展過程的重要優(yōu)勢之一，但是隨著煤炭使用量的不斷增加和開采力度的加大，重點開展地下開采項目已經(jīng)成為了我國煤炭行業(yè)的主要發(fā)展方向。因為地下開采工作環(huán)境具有影響因素和不確定因素多的突出特點，因此需要應用更加可靠的煤礦開采技術(shù)和掘進支護技術(shù)才能夠有效保證煤礦開采工人的人身安全。

1.煤礦開采技術(shù)存在的不足

(1)安全系數(shù)不足

因為在應用煤礦開采技術(shù)過程中存在比較多的危險點，因此確保開采工人安全和降低安全事故概率成為了煤礦資源開采工作的重點和難點。煤礦施工現(xiàn)場安全事故頻發(fā)的主要原因是現(xiàn)如今廣泛使用的煤礦開采技術(shù)安全系數(shù)不高，而且煤礦開采單位并沒有在安全施工方面給予足夠的重視，再者開展煤礦開采工作之前的安全設施建設工作并沒有得到高質(zhì)量落實，因此很有可能在施工過程中因為安全設施不完善的原因而導致安全事故。最后，煤礦企業(yè)并沒有針對開采工作的實際情況不斷完善安全管理制度，管理制度不健全嚴重影響了煤礦開采安全管理工作的有效性[1]。

(2)易造成嚴重的環(huán)境污染

因為在開展露天開采的過程中會進行煤層爆破和煤炭運輸?shù)裙ぷ?，因此大量揚塵、周圍植被遭到破壞以及地下水位下降等是在煤礦開采現(xiàn)場中常見的環(huán)境污染問題，同時也導致了在煤礦開采現(xiàn)場周圍出現(xiàn)地面塌陷和山體滑坡災害的概率大幅度增加。因此，煤礦開采領域的研究人員需要致力于降低煤礦開采技術(shù)對巖層和植被的不良影響，并且通過研究專業(yè)的技術(shù)、措施加固施工現(xiàn)場周圍的巖層以及盡可能恢復植被。

2.煤礦開采技術(shù)的簡要概述

現(xiàn)如今，我國煤礦資源的開發(fā)和應用工作得到了社會群眾的廣泛關注，因為開發(fā)應用工作的效率對我國經(jīng)濟發(fā)展的速度有較大的影響。我國的煤礦開采技術(shù)與過去相比已經(jīng)取得了十分明顯的進步，而且隨著煤礦開采技術(shù)創(chuàng)新性、有效性和穩(wěn)定性的不斷提高，我國煤礦產(chǎn)量也實現(xiàn)了穩(wěn)定的增長，煤礦開采現(xiàn)場環(huán)境的規(guī)范性和安全性也得到了明顯提升。以下將對我國煤礦開采工作中常用的炮采技術(shù)和綜采技術(shù)進行簡要的分析和介紹：

(1)煤礦炮采工藝

我國煤礦行業(yè)應用十分廣泛的炮采技術(shù)主要運用了爆破與人工結(jié)合的方法，爆破手段的應用是后續(xù)人工開展裝煤、運煤和支護等采煤技術(shù)進行的前提。煤礦炮采工藝的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩個方面，首先在進行炮采技術(shù)之前，工作人員需要進行的準備工作比較簡單，因為該技術(shù)對工具和工作人員的技術(shù)要求比較低，因此能夠很好地適應我國各種不同地質(zhì)領域的煤礦開采工作。再者煤礦炮采技術(shù)還具有成本投入低、經(jīng)濟收益良好的優(yōu)勢，因此中小型的煤礦開采企業(yè)都能夠在資金允許的情況下應用該技術(shù)。煤礦炮采工藝的缺點則體現(xiàn)在其安全系數(shù)不高且管理難度較高。因為定向爆破很容易導致煤礦開采現(xiàn)場的頂板出現(xiàn)坍塌，施工現(xiàn)場的安全系數(shù)大幅度降低。而且一般在進行炸藥引線射爆過程中施工現(xiàn)場會出現(xiàn)比較混亂的局面，因此管理人員很難對工作人員進行合理的安置、分配和調(diào)控[2]。

為了能夠提高煤礦炮采工藝的施工質(zhì)量，首先工作人員應當結(jié)合煤礦開采現(xiàn)場的情況，按照比例盡可能增加炮眼的數(shù)量。因為增加炮眼數(shù)量既能夠有效的縮短爆破花費的時間，而且還能夠確保頂板和支柱不會受到爆破的影響。再者考慮到在裝煤過程中需要消耗巨大的勞動力，因此施工單位可以利用機械設備高效率的完成裝煤工作，使現(xiàn)場工作人員的勞動量能夠得到有效的減輕。然后管理人員一定要按照“一炮三檢”的要求，對裝炮工作進行嚴格的監(jiān)督和檢查。最后煤礦開采企業(yè)還需要對炮采工作人員的專業(yè)技能進行一定的培訓，確保作業(yè)人員能夠按照工作要求高質(zhì)量完成炮采工藝技術(shù)。

(2)煤礦綜采工藝

煤礦綜采工藝的重要意義是實現(xiàn)了開采流程的機械化，采煤、運煤以及支柱支護等等煤礦開采流程都可以按照一定的機械程序完成，因此大大降低了煤礦開采工作的人工成本和出現(xiàn)工作失誤的概率。因為煤礦綜采工藝與傳統(tǒng)煤礦開采工藝相比具有明顯的進步性和提高性，因此將會成為我國煤礦開采行業(yè)的重要發(fā)展方向。煤礦綜采技術(shù)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在三個方面，首先，該工藝能夠顯著提高煤礦開采工作的安全系數(shù)，技術(shù)人員只需要按照要求對機械設備進行科學合理的設置和應用，煤礦開采工人在井下開展作業(yè)時發(fā)生安全事故的概率將大幅度降低。然后，煤礦綜采技術(shù)還能夠有效提高開采工作效率和煤礦產(chǎn)量，因為煤礦開采流程具有復雜的內(nèi)容和多樣的施工技術(shù)，機械設備的應用能夠使系統(tǒng)化的煤礦開采工程效率得到顯著提高。最后，我國的煤礦綜采工藝還能夠有效實現(xiàn)機械代替人工勞力的目標，使煤礦開采企業(yè)在人力資源管理和人工成本等方面的投入明顯減少。

當煤礦開采企業(yè)在應用綜采工藝時的注意事項主要有三點，首先，因為機械設備在開展作業(yè)時部分動作的幅度可能會比較大，所以工作人員應當采取一定的解決措施有效避免支架策劃的問題。一旦機械設備的支架發(fā)生了側(cè)滑，很有可能導致頂板出現(xiàn)坍塌的問題。然后，工作人員還需要結(jié)合煤礦開采現(xiàn)場的實際情況靈活調(diào)整機械設備，我國在各個不同的地質(zhì)條件中都有可能存在煤礦資源，因此工作人員很有可能需要面對復雜多變的施工現(xiàn)場地質(zhì)結(jié)構(gòu)。為了降低地質(zhì)因素對機械設備開采作業(yè)效率和產(chǎn)量的影響，技術(shù)人員必須要結(jié)合自身的專業(yè)知識和現(xiàn)場地質(zhì)信息等，合理設置開采煤礦的機械設備。最后，技術(shù)人員還應當重視收尾工作的安全性和穩(wěn)定性，通過應用安全系數(shù)較高的技術(shù)，使煤礦開采工作人員和機械設備都能夠?qū)崿F(xiàn)安全的收尾和撤離。

3.掘進支護技術(shù)

(1)噴射混凝土

噴射混凝土技術(shù)能夠使煤礦開采現(xiàn)場分裂的巖體得到良好的結(jié)合。技術(shù)人員只需要按照要求在隧道壁以及巖體分裂的部位噴射混凝土，就可以使組成巷道的巖體的粘合性得到有效提高，出現(xiàn)碎裂的巖土也可以在混凝土的作用下緊緊黏結(jié)在一起。為了有效確保煤礦開采工人在進行地下作業(yè)時的安全性，進一步提高掘進支護工作落實的質(zhì)量，噴射混凝土的手段是十分有效的。因為該技術(shù)不僅能夠提高巖石的穩(wěn)定性、安全性和有效排除煤礦開采過程的安全隱患，而且還能夠有效提高地下煤礦環(huán)境中巷道的穩(wěn)定性。

(2)錨桿支護

工作人員通過靈活的放置錨桿的方法，可以使煤礦開采施工現(xiàn)場的邊坡力學狀態(tài)實現(xiàn)有效的調(diào)整。如果施工現(xiàn)場邊坡的巖土因為外界作用而出現(xiàn)形變，則很有可能會導致巷道的穩(wěn)定性明顯減弱，因此工作人員可以利用錨桿支護的方法，向巖土施加作用力以提高其強度。而且錨桿支護還適用于巖土松動的情況，因為合理控制錨桿的位置能夠有效提高松動巖土的穩(wěn)固性。技術(shù)人員在應用錨桿對現(xiàn)場環(huán)境進行支護處理之前，必須要對煤礦開采現(xiàn)場的巖石分布情況、巖土穩(wěn)定性等進行嚴格的考察，然后再結(jié)合專業(yè)知識選擇最合適的錨桿支護方式，為后續(xù)煤礦開采工作提供一個更加安全可靠的施工環(huán)境[3]。

(3)鋼筋網(wǎng)支護

鋼筋網(wǎng)支護手段也在我國煤礦開采工作中得到了廣泛的應用。如果施工現(xiàn)場的土壤和地質(zhì)環(huán)境比較適合開展煤礦開采施工，那么掘進工作的工作量和工作難度會降低。而如果工作人員需要在巖石比較脆弱、巖圍松動的施工現(xiàn)場進行煤礦開采作業(yè)，則塌方等安全事故發(fā)生的概率將會明顯提升。為了能夠有效降低尺寸較小的巖石掉落對開采工作的影響，技術(shù)人員可以通過鋼筋網(wǎng)支護技術(shù)有效解決該問題。工作人員可以通過提高掛網(wǎng)質(zhì)量的方法，在保證網(wǎng)密度的基礎上確保全段面都具有網(wǎng)絡分布。鋼筋網(wǎng)支護能夠有效的降低掉落巖石對施工人員安全的影響，而且也能夠有效降低巷道內(nèi)巖石出現(xiàn)坍塌的概率。

(4)鋼支撐

鋼支撐的作用是有效增加巖石的強度和剛性，即使巷道中的巖石受到了來自外界的壓力，也能夠在鋼支撐技術(shù)的輔助下有效避免形變問題的出現(xiàn)。為了能夠充分發(fā)揮鋼支撐在提高施工現(xiàn)場安全性方面的作用，技術(shù)人員需要基于充分了解施工現(xiàn)場的前提下，在格柵鋼結(jié)構(gòu)、工字鋼架結(jié)構(gòu)等等鋼支撐結(jié)構(gòu)方式中選擇最優(yōu)方案。當工作人員已經(jīng)完成了巷道開挖作業(yè)之后，需要及時計算鋼支撐結(jié)構(gòu)安裝的間距，完善鋼支撐技術(shù)應用方案后第一時間落實，確保巷道的穩(wěn)定性符合煤礦開采工程的要求。除鋼支撐以外的其他支護方式的原理一般是利用一定的材料增加巖石粘結(jié)力或強度，以此有效的提高地下開采環(huán)境中巖體的強度。但是鋼支撐是基于巖土本身的結(jié)構(gòu)和剛度，通過最大化的發(fā)揮巖土自身的優(yōu)勢以提高其穩(wěn)定性。而且在開展實際的掘進支護工作時，技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況將鋼支撐與其他支護技術(shù)進行混合使用，使得支護的效果能夠得到進一步提高。

4.結(jié)束語

為了能夠有效推動我國經(jīng)濟發(fā)展和煤礦事業(yè)的進步，煤礦開采領域的專業(yè)人員應當不斷研發(fā)現(xiàn)代化的新技術(shù)和新設備，使煤礦開采工作的效率和工作環(huán)境的穩(wěn)定性能夠得到同時的提升。管理人員需要嚴格按照煤礦開采、掘進和支護工作的要求推動煤礦開采工作的進程，通過科學合理的利用現(xiàn)代化煤礦開采技術(shù)和掘進支護技術(shù)，重視煤礦開采工作質(zhì)量監(jiān)督工作等措施，使我國的煤礦事業(yè)能夠進入全新的發(fā)展階段。