浅谈煤矿开采技术与掘进支护技术的分析

[摘 要]近年来，我国的科技技术及机械化程度迅猛发展，煤矿掘进支护在煤矿开采中的应用越来越广泛，备受煤矿企业和采煤施工人员的重视。本文阐述了当前煤矿的采煤技术与掘进支护问题。

[关键词]煤矿采煤；采煤技术；掘进支护；综采工艺

中图分类号：TD822 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0014-01

我国有八成以上的煤矿开采需要在地下进行，此种类型的开采需要井工在井下作业，同时需要其在地表下开掘出大量的巷道，这样才能便于采煤和运输作业的高效运行。但是，因为地下矿井的地质条件十分复杂，工人作业的施工环境也比较恶劣，所以必须搞好煤矿的掘进支护和围岩的稳定水平，只有这样才能提高煤矿生产的安全水平。

一、当前煤矿开采中的采煤技术分析

1.1 采煤技术背景概述

影响采煤技术和方法的因素在理论上看来有很多种，概括起来主要有以下几种：地质构造、煤层赋存状况、煤层厚度及硬度、煤层结构、顶底板条件、煤质条件及矿井生产能力。我国普遍采用的3采煤方法是长臂采煤方法和放顶采煤方法，这两种方法在我国已渐趋成熟。地质构造复杂等难采煤层采煤方法和技术目前仍有较大的发展空间。

2.2 采煤技术分析

综采工艺。综采工艺是采煤综合机械化的简称，也就是在采煤工作中全部生产工序都实现了机械化连续作业，它大大降低了劳动幅度，提高了单产及安全性，是现代采煤工艺的重要发展方向。这个工艺主要包括以下几个要点：割煤，破煤与装煤是割煤中的两个主要工序。割煤工序所使用的采煤机主要有滚筒式采煤机和刨煤机这两种，滚筒式采煤机为了适应采高的变化和煤层顶底板的起伏，一般采用可调高的双滚筒采煤机来割煤。双滚筒采煤机主要以下特点：它无论是上行还是下行，都可以采用前滚筒在上面割煤、后滚筒在下面割煤，整个机械在割煤的同时利用滚筒的螺旋叶片和滚筒旋转的抛掷作用，把煤直接装入刮板输送机。刨煤机相比于滚筒式采煤机有以下优点：机构简单、设备造价低、检修和管理比较容易、容易实现自我控制和工作无人操作，刨煤机在薄煤层机械化方面占有更重要的地位。运煤，运煤程序就是采煤机割下的煤炭装入刮板输送机的过程。整个过程包括煤炭从工作面运出后经工作面运输巷中的桥式转载机、可伸缩式输送机运出综采工作面。工作面支护和采空区处理，工作面的主要工作状况是以高压液体为动力的液压支架自行完成对工作面顶板的支撑、切顶，挡矸、前移、推移刮板输送机和采空区处理等工序。工作面支护方式主要有两种：及时支护和滞后支护。滞后支护在周期压力大和稳定性好的顶板区比较适用。采空区的处理方式大多采用简单可靠、费用较低的全部跨落法来处理。深矿井开采技术。煤层开采的矿压控制、冲击地压控制、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置是深矿井开采的关键技术。减少矸石排放的开采技术。解决矸石问题目前比较通用的技术在井下直接处理、作为充填材料，这样既可以减少污染又可以节约一定的开采费用。研发新设备，提高采煤的装备技术。发展采煤技术的关键是研发新型设备，因为生产工具的进步可以直接影响其产出，同时避免不必要的浪费和损失。在深井开采中应该采用大功率的新设备，这样煤炭产出的安全性和可靠性会大大提高。炮采。炮采就是所谓的爆破落煤，之后人工装煤、机械化运煤。20 世纪80 年代，炮采技术得到一定的更新，开始采用防炮崩单体液压支柱代替了摩擦式金属支柱，工作空间得到有效控制，装煤技术有一定进步，大多采用弯曲刮板输送机运煤，在摩擦式金属支柱或单体液压支柱及铰接顶粱所构成的悬壁支架掩护下，输送机移近煤壁，减轻了体力劳动。

二、当前煤矿开采中的采煤技术选择

煤矿在选择采煤技术时所坚持的原则是：安全、经济、回采率高。在具体方法的选择上应该根据煤层的条件进行选择，减少对资源的浪费。

2.1 适用综采技术的条件

综采技术的特点是高产、高效、安全、低耗、劳动条件好劳动强度小，但是它价格昂贵。所以综采技术适用的条件是：矿井有良好的生产系统、较好的煤层赋存条件、较高的操作管理水平、构造简单、顶底条件良好、煤层倾角在53度以下。

2.2 适用普采工艺的条件

普采设备的价格比较便宜，一套普采设备的价格一般相当于综采设备的1/4 左右，但产量是综采设备的1/3左右。普采在推进距离短、形状不规则、小的地质构造发育的工作面可以发挥其优势，它对地质变化的适应性比较强、工作面容易搬迁，技术易于掌握，组织生产比较容易，所以小型煤矿比较偏爱普采。

2.3 适用炮采技术的条件

炮采技术所具有的特点是：投资少、适应性强、操作技术容易掌握、生产技术管理比较简单、生产效率低下、劳动条件差。我国相关行业规定：只有在不适用机采的煤层，才可以采用炮采技术。目前，炮采技术在我国多用于急倾斜煤层和一些技术构造复杂的煤层。

三、当前煤矿掘进支护的发展现状与问题

随着我国煤矿开采的强度和范围不断增加，其巷道的布置也出现了多个方向的发展，并针对当前巷道支护当中所存在的问题提出了更高的要求，具体如下：

（1）在巷道的层位方面，要求永久性的巷道完成从岩巷到煤巷的过渡与发展，以便于进一步提高工人的掘进速度，同时还要缩短建井的周期；

（2）在巷道的断面大小和形状方面，要求拱形断面完成向矩形断面过渡与发展的要求，这样才能提高掘进的速度，以及断面的利用率，便于实现采煤工作面的迅速推进。同时，小断面发展到大断面才能满足一些高开采强度和大型采掘设备的开采要求；

（3）在回采巷道的数量方面，要求其由单巷布置转变为多巷布置，这样才能满足大型矿井的通风、运输和高瓦斯矿井的一些要求；

四、应对煤矿掘进支护技术难题的策略

4.1 采用吊环式的前探梁

可以用三根吊挂的前探支架作为临时的支护。前探梁则可以采用11#的矿用工字钢或是π型的钢制作，其长度要长于3m，并且用吊环进行固定。中间位置的一根要沿着巷道的中线进行布置，而两侧的前探梁要和中间那根相距1m。同时需要注意的是每根前探梁都要至少有2个固定的点。而且前探梁和迎头端面的距也要小于或是等于0.3m。在前探梁的上方使用一些专用的木契、构木和方木等。还要保证吊环强度和前探梁的强度相匹配。这样，上吊环锚杆就要留40mm到100mm的丝扣来保证其牢固程度。所有工作完成后再前移前探梁。

4.2 在吊链的时候采用前探梁

可以用三根吊挂的前探支架作为临时的支护。前探梁可以采用π型的钢制作，其长度一定要大于3.5m，并用吊环对其进行固定。中间的那根依旧沿巷道的中线进行布置，而两侧的前探梁要和中间那根相距大概1.0m到1.2m之间，同时，每根前探梁都至少有2个固定的点。前探梁和迎头端面的距离也不能大于0.3m。同时超前支护和两帮的距离也不能不超过0.3m。在架设之前，要做好敲帮问顶的工作，对浮矸活石进行清理，然后才能对前探梁进行前移。这些工作都要在完好的临时支护或是永久支护当中进行，杜绝空顶作业的出现。

参考文献

[1] 耿玉民，王金海.复杂条件下残采工作面煤巷掘进支护技术[J].中州煤炭，2012.（07）：93-110.

[2] 刘俊龙.大断面切眼掘进支护技术实践[J].内蒙古煤炭经济，2010.（01）：81-82.