煤矿掘进支护面临的问题和对策探究

[摘 要]我国煤炭产业处于世界第一位，普通煤矿掘进技术已经无法满足迅速发展的煤矿开采工作，掘进技术亟待发展。掘进支护工程周期长，难度大，面临的主要问题是巷道的层位选择、巷道断面形状、巷道通风和对地质条件的适应。本文主要概述采用前探梁、单体液压柱和混凝土永久支柱等技术和方法，在掘进支护工程中解决上述问题。

[关键词]煤矿；巷道；掘进支护；问题；应对策略

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0077-01

引言

煤矿业是一项高危作业的产业，往往在施工过程中危及工作人员的身体和生命安全，为了保证采煤和运输作业中的安全运作，通常在开采前挖掘大量的巷道，但是由于复杂的地理水文及自然环境因素，巷道内存在各种安全隐患，甚至会出现崩塌的现象，因此说，煤矿掘进支护工作就显得尤为重要。随着社会经济的迅猛发展，社会需要更多的动力。煤炭资源是人类开发应用较早的化石能源，近年来煤矿工程也随着社会的需要迅速发展起来。煤矿生产多在地下完成，矿井中环境复杂，容易出现坍塌事故。但是煤炭的挖掘又必须建设巷道以运输产品，这就需要掘进支护等安全工程的介入。煤矿的挖掘中，掘进支护是十分重要的，因为支护工程保障着煤矿的稳定和安全。掘进支护工程能否顺利进行，受到多种因素影响。因此为了掘进支护工程稳定有效的进行，我们需要总结实际中遇到的问题，并提出相应的解决方案。下面，笔者将简要介绍掘进支护工程中常见的问题，并给出基本的解决对策。

1 掘进支护中的问题

煤炭开采过程越来越大型，投资也越来越多，这就对大型煤矿的发展提出新的要求。在掘进支护工程中，存在如下主要问题。

1.1地质环境复杂

由于近几年煤矿开采力度的不断加深，使得地质环境结构恶劣，导致掘进支护工程进入瓶颈，矿难的发生率增高，为社会带来负担。可以说，复杂的地质环境是掘进支护工作出现问题的根本。下面以某个典型的深部矿井、高应力的软岩矿区为例来进行具体说明。此矿区拥有上百年历史，断层多、矿井地压大、煤层内地质赋存条件不稳定。此外，该矿区还同时具有复杂的水文地质条件，所以在掘进支护工程中会出现许多问题。首先，由于矿井开采深度不断推进，矿区煤层的顶板岩性也相应发生变化，起拱围岩的应力有明显升高趋势；其次，矿井顶底板、煤层松软，容易损坏，在进掘进很难成形；第三，随着地质条件构造增多，巷道的断层也多，大坡度巷道也随之增多；第四，矿区现有的煤矿掘进设备的破岩能力差，在遇到硬度系数超过5的岩石时，矿井截割速度会变慢，对设备造成磨损。这些问题的出现，为煤矿掘进支护工作带来了一定程度的困扰，是工程出现问题的根本。

1.2巷道的层位选择

煤炭开采过程越来越大型，投资也越来越多，这就对大型煤矿的发展提出新的要求。在掘进支护工程中，存在如下主要问题。掘进支护工程中，往往效率不高，不能快速高效的掘进。这就导致整个建井周期的延长，耗费时间精力。因此对于煤矿的巷道在层位上的选择至关重要。主要目的是实现从岩巷向煤巷的转变。

1.3巷道断面形状与巷道数量

支护的掘进也要考虑未来煤炭挖掘工程的实际情况，为挖掘工作做好准备。因此，要合理选择巷道的断面形状和大小。为了增加资源利用，提高开采效率，一般采用矩形作为断面的形状，而非传统的拱形。大型企业会利用大型挖掘设备，为了满足设备安装和使用的需要，我们必须将小型断面扩大，直至满足设备需求。矿井中的通风也是十分重要的，因此为了满足矿井中的通风和设备运输需要，我们必须考虑巷道的数量，单巷道已经不能满足要求，必须向多巷道方向发展。

1.4对地质条件的适应

近年来对于巷道对于地质条件的适应也越来越高，对于巷道的赋存条件，不仅要能够由浅入深，而且要能偶适应复杂的地质条件，而不仅仅是满足简单的地质条件。这主要是为了提升巷道本身的适应度。掘进支护工程中还有一个问题常常被大家忽视，那就是锚杆的选择问题。通常常见的锚杆，比如水泥锚杆等，都是被动支护设施，并不能够满足复杂煤矿支护的需求，它们在强度上远不能达到要求。因此在这种基础设施的选择上应当会更加注重科学性。

2 掘进支护工程中的解决方案

2.1前探梁的稳定性保持

首先，在架设前探梁之前，要进行清理工作，包括支柱及其周围区域，清理出岩石等，尽量保持施工地带的平整。为了保持前探梁的稳定性，需要增加前探梁的固定点，一般不少于两个。怎样才能保证固定点不少于两个呢？我们常采用把三根吊挂组成支护方式来完成。支柱要选择外注式单体液压支柱。临时支护构建好后，先使用一个单环固定，然后选择合适的位置放置中间的吊挂。这项工作中要注意，两侧的前探梁要为吊挂留出足够的空间，一般不小于一米。迎头端与前探梁距离不宜过大，一般不超过零点三米。采用的前探梁也是需要二型钢锻造，并且不能短于三米。前探梁也不应是直接使用的，在前探梁的上边，一般采用木楔来保障单环具有做够的强度。为了保证锚杆的牢固，需要先在锚杆上端留出一段距离作为丝扣，为后期前探梁的前移做准备。

2.2单体液压支柱的使用

单体液压支柱是掘进支护工程中的革命性产品。现在一般常用该种支柱配合铰接顶梁，将支柱置于顶梁的中间位置。支柱之间保持略大于一米的距离。单体液压支柱和铰接顶梁在巷道中会架设三列，架设原则是一梁一株。这种支柱可以有效防止安全事故的发生，因为即使发生放炮事故，我们也可以迅速的铺设预制型钢筋网，随后在顶梁下架设一个独立的液压支柱。在支护掘进工程中，要随时查看，避免漏顶现象的发生。

2.3混凝土永久型支护的使用

支护的主要作用或者说目的，即为维持巷道的稳定和安全。因此，混凝土永久支护是常见的选择。混凝土支护建设过程中，主要需要注意：喷射距离可控，喷射厚度可控，喷射质量可控。喷射距离可控，就是说在喷射混凝土时，要可以调节喷射的距离，因为具体的喷射距离是需要根据地质等条件的不同进行控制的。掌握喷射距离才能有效施工。喷射厚度可控，即采用临时锚杆的方法，先喷出一个薄层，然后逐渐增加厚度，这样就可以控制喷射的厚度。特别是当顶板质量较高时可以采用这种方法。喷射质量可控，主要强调在有金属网的条件下，要先做好除锈工作，这样才能使混凝土更加坚固。

3 结论

总之，当今社会是一个技术迅速发展革新的社会，传统的煤矿掘进支护技术已经不能满足煤矿开发的需求，特别是大型煤矿的建设，更加要求迅速、高效、经济和安全。掘进支护工程中，工作人员要勇于尝试新的技术和设备；要具有创造力，不断改进已有的技术；要善于总结，对掘进支护工作行成完善的系统理论；要注重能源的有效利用，更全面的利用有限的资源。

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作者简介

刘太军（1972.05.01―），男，山东省汶上县人，大学，采矿助理工程师，区长，研究方向：研究采矿巷道支护新工艺