煤礦采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)應(yīng)用研究

楊超 陳世飛 崔明

摘 要：煤礦開(kāi)采活動(dòng)對(duì)于地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的支撐作用，因此，本文從煤礦開(kāi)采過(guò)程中的巷道掘進(jìn)和支護(hù)工作出發(fā)，首先進(jìn)行了定義上的概述，進(jìn)而分析了兩者對(duì)于煤礦開(kāi)采的重要性，闡述了巷道掘進(jìn)和支護(hù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)巷道掘進(jìn)和支護(hù)應(yīng)用提出了相關(guān)的原則和對(duì)策，希望通過(guò)本文的論述，可以加強(qiáng)對(duì)于煤礦開(kāi)采期間的巷道掘進(jìn)和支護(hù)應(yīng)用的研究。

關(guān)鍵詞：煤礦;采礦工程;巷道掘進(jìn);支護(hù)應(yīng)用

在我國(guó)現(xiàn)階段的能源結(jié)構(gòu)之中，我國(guó)主要的能源形式還是火電，而火電的實(shí)現(xiàn)主要依靠煤炭，因此，煤炭的開(kāi)采與生產(chǎn)對(duì)于地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定都具有著十分重要的作用，而煤礦開(kāi)采之中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)都能夠?qū)γ旱V開(kāi)采活動(dòng)產(chǎn)生重要影響，以巷道掘進(jìn)和支護(hù)為例，如果這一工作出現(xiàn)失誤，輕則導(dǎo)致煤礦開(kāi)采受阻，重則產(chǎn)生生產(chǎn)事故，因此，亟需加強(qiáng)對(duì)于煤礦開(kāi)采巷道掘進(jìn)和支護(hù)的研究。

一、巷道掘進(jìn)與支護(hù)工作概述

巷道掘進(jìn)是巷道支護(hù)的基礎(chǔ)和前提，當(dāng)前普遍采用直眼掏槽和斜眼掏槽相結(jié)合的方式進(jìn)行掘進(jìn)施工，如果煤礦巷道所經(jīng)巖層具有較多的軟巖夾層，則多利用斜眼掏槽方式，而如果掘進(jìn)期間的炮眼斷面較大，還需要在掘進(jìn)的過(guò)程中通過(guò)增加輔助眼的方式來(lái)推動(dòng)掘進(jìn)工作的順利開(kāi)展。在實(shí)際的巷道掘進(jìn)工作期間，使用哪一種技術(shù)需要與實(shí)際的巷道掘進(jìn)任務(wù)、掘進(jìn)要求和掘進(jìn)設(shè)備相結(jié)合，才能夠選擇最優(yōu)的掘進(jìn)方式，從而提高掘進(jìn)的效率，與此同時(shí)，將掘進(jìn)施工設(shè)備與煤礦回采設(shè)備組合起來(lái)，提升煤礦掘進(jìn)的進(jìn)度。

巷道支護(hù)工作以巷道掘進(jìn)工作為基礎(chǔ)，巷道支護(hù)工作的開(kāi)展需要考慮煤礦周圍的地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)構(gòu)造，在正常的情況下，巷道支護(hù)需要以預(yù)留的煤柱為中心，因此，這就要求在巷道掘進(jìn)期間，要保障巷道的上、下區(qū)段都存有預(yù)留煤柱，降低巷道的支撐壓力。與巷道支護(hù)工作一起開(kāi)展的還有排水和通風(fēng)結(jié)構(gòu)的處理，處理煤礦巷道期間，需要明確煤柱的位置，確保巷道支護(hù)和巷道施工的穩(wěn)定性，簡(jiǎn)而言之，巷道支護(hù)工作開(kāi)始前，應(yīng)該搜集并分析巷道掘進(jìn)工作之中留下的數(shù)據(jù)，并且做好各項(xiàng)數(shù)據(jù)的處理工作，從而提升巷道掘進(jìn)與支護(hù)的效果。

二、巷道掘進(jìn)與支護(hù)的重要性

巷道掘進(jìn)工作并非隨便掘進(jìn)，而是需要分析當(dāng)?shù)孛旱V的地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)構(gòu)造，在此基礎(chǔ)上找到合適的巖層和合適的角度進(jìn)行掘進(jìn)施工，從而借助巖層結(jié)構(gòu)自身的支護(hù)力量形成安全的巷道空間，在巷道掘進(jìn)的過(guò)程中，為了確保巷道本身的安全性，也確保后續(xù)的掘進(jìn)、開(kāi)采能夠順利開(kāi)展，必須對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)處理，這時(shí)候就需要用到支護(hù)技術(shù)，通過(guò)支護(hù)來(lái)提升巷道的穩(wěn)定性1。

不管是巷道掘進(jìn)還是巷道支護(hù)，其本身目的都是為了煤礦開(kāi)采的有序進(jìn)行，從而使得煤礦內(nèi)部的煤炭能夠順利開(kāi)采并且輸送至外部，因此，巷道掘進(jìn)和支護(hù)的第一要點(diǎn)是安全。在巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，由于巷道本身所在的巖層往往會(huì)有一定比例的軟巖，因此，軟巖可能導(dǎo)致巷道出現(xiàn)損壞的問(wèn)題，這就需要借助錨桿進(jìn)行支護(hù)處理，并且結(jié)合巷道的走向和構(gòu)造，采取多樣化的支護(hù)方式，共同提升支護(hù)的效果。

三、煤礦開(kāi)采中巷道掘進(jìn)與支護(hù)現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

3.1地質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題

煤礦之中不可避免地會(huì)出現(xiàn)軟巖，軟巖可以分為地質(zhì)軟巖和工程軟巖，地質(zhì)軟巖主要由自然因素影響而形成，地質(zhì)軟巖的強(qiáng)度低、膠結(jié)程度差，軟巖之中摻雜著大量的土質(zhì)礦物，泥巖、頁(yè)巖、粉砂巖都是典型的地質(zhì)軟巖，而工程軟巖則主要是由于施工活動(dòng)而形成的，如果施工活動(dòng)所產(chǎn)生的工程力超過(guò)了巖層本身的荷載，就會(huì)使得巖層發(fā)生顯著塑性變形而形成工程軟巖，軟巖的存在勢(shì)必影響巷道的安全性與穩(wěn)定性，因此為了確保后續(xù)施工得以有效開(kāi)展，就必須對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)，因此，地質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題是影響軟巖的首要因素。

3.2應(yīng)力因素

地質(zhì)結(jié)構(gòu)的壓力是巨大的，地質(zhì)結(jié)構(gòu)本身可以為巷道的掘進(jìn)提供強(qiáng)大的支撐力，但是一旦煤礦工程的荷載力超過(guò)上限，就會(huì)導(dǎo)致巖層斷裂，這時(shí)候的地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)力就會(huì)成為威脅巷道施工和掘進(jìn)的重要因素，與此同時(shí)，如果煤礦處于山體下方，山體本身的壓力也會(huì)大大提高煤礦開(kāi)采的危險(xiǎn)程度，往往會(huì)導(dǎo)致巷道巖層受到擠壓而斷裂變形，甚至出現(xiàn)巖層塌陷的事故，因此，必須首要考慮應(yīng)力的因素，緩解或者解決掉煤礦巷道掘進(jìn)之中產(chǎn)生的應(yīng)力2。

3.3工程技術(shù)因素

在當(dāng)前的開(kāi)采活動(dòng)之中，主要的開(kāi)采方式包括綜采和炮采，炮采主要分為破煤、裝煤、運(yùn)煤和支護(hù)等環(huán)節(jié)，設(shè)備較為簡(jiǎn)單，安裝便捷，但是在具體的開(kāi)采過(guò)程中，對(duì)于炮眼的位置要求較高，因此，就需要專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)炮眼位置進(jìn)行計(jì)算，從而選擇最優(yōu)位置。此外，頂板也是炮采的關(guān)鍵因素，必須做好對(duì)頂板的預(yù)設(shè)工作，提高安全性，保障最后的煤炭開(kāi)采的順利進(jìn)行。

在利用綜采技術(shù)進(jìn)行巷道掘進(jìn)的過(guò)程中，需要對(duì)大斷面進(jìn)行連續(xù)采掘施工，并且結(jié)合煤礦周圍的地質(zhì)特點(diǎn)和巖層特點(diǎn)選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)，配備相應(yīng)的后勤設(shè)備和輸送設(shè)備，合理控制好不同階段的掘進(jìn)進(jìn)度。

四、巷道掘進(jìn)和支護(hù)的要點(diǎn)與原則

在巷道掘進(jìn)期間，為了確保巷道掘進(jìn)施工的安全性和穩(wěn)定性，必須針對(duì)巷道掘進(jìn)技術(shù)、通風(fēng)工作、巷道支護(hù)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。

當(dāng)前大多數(shù)煤礦的巷道掘進(jìn)都采取綜合機(jī)械化采掘技術(shù)，即綜采技術(shù)，利用綜采技術(shù)，可以保持持續(xù)性、高效率的采掘作業(yè)，在施工期間，作為煤礦企業(yè)也應(yīng)該根據(jù)具體的施工環(huán)境和巖層構(gòu)造選擇合適的技術(shù)進(jìn)行巷道掘進(jìn)施工，以此確保施工的有效性，例如，在進(jìn)行大斷面的連續(xù)性采掘時(shí)，就需要借助間斷運(yùn)輸?shù)姆绞娇刂撇删蜻M(jìn)度，而非持續(xù)采掘，與此同時(shí)，要做好供電系統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng)的配備。

除了巷道掘進(jìn)技術(shù)的選擇之外，在煤礦采掘和巷道掘進(jìn)期間，通風(fēng)工作是極為重要的一點(diǎn)，如果通風(fēng)工作做不好，輕則導(dǎo)致巷道掘進(jìn)受阻，重則導(dǎo)致煤礦內(nèi)部產(chǎn)生瓦斯中毒甚至瓦斯爆炸的慘烈事故，造成惡劣的社會(huì)影響和嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。因此，在掘進(jìn)時(shí)，要堅(jiān)持邊掘進(jìn)邊檢測(cè)，確保不會(huì)發(fā)生礦內(nèi)的瓦斯氣體泄漏和瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)，與此同時(shí)，做好通風(fēng)工作，以此使得能夠?qū)l(fā)現(xiàn)的瓦斯氣體及時(shí)排出礦井之外。針對(duì)瓦斯氣體和通風(fēng)問(wèn)題，也應(yīng)該做好緊急預(yù)案并且能夠?qū)ν咚節(jié)舛壬叩膯?wèn)題進(jìn)行及時(shí)處置。在現(xiàn)階段的煤礦掘進(jìn)之中，大多數(shù)通風(fēng)設(shè)備均采取壓入式通風(fēng)機(jī)，這就需要精確計(jì)算通風(fēng)機(jī)的數(shù)量，將通風(fēng)機(jī)設(shè)置在合適的位置，使得風(fēng)筒發(fā)揮合適的作用，有效發(fā)揮通風(fēng)系統(tǒng)的功能。針對(duì)支護(hù)工作，前文已經(jīng)進(jìn)行了論述，本節(jié)不再進(jìn)行贅述。