煤矿巷道掘进和支护技术的应用分析

张国辉

摘 要：煤矿巷道是实现煤矿地下深部开采的通道，其安全可靠性对煤矿的生产有着重要的影响。煤矿巷道的掘进和支护是煤矿开采关注的重点问题。本文介绍了煤矿巷道的一些施工方法，分析了锚杆支护技术在巷道支护的应用以及存在的问题，可以为煤矿相关技术人员提供一定的参考。

关键词：煤矿开采;巷道;掘进;支护技术

1 引言

在我国煤炭资源埋藏较深，大多数煤矿需要通过井工开采。而巷道是实现煤矿井工开采的重要途径。因此，如何开掘巷道并进行合理的有效地支护是众多煤矿工程技术人员关注的问题。巷道的掘进是指采用一定的方法对规定区域的岩体或煤岩进行破碎，形成一定的工作空间，这个空间叫做巷道。由于矿山压力的存在，巷道会变形发生破坏，为了保证巷道的稳定性，需要采用一定的方法对巷道进行支撑和保护。在煤矿开采过程中，巷道的掘进和支护是煤矿生产的中心环节[1-2]。这个过程很容易受到地质条件、施工的设备以及支护技术的影响。巷道空间要以周边煤层与岩体为基础，通过支撑保护巷道空间，从而为煤炭运输与开采提供有效条件。为此，本文介绍了煤矿巷道掘进施工的方法以及注意事项，并对巷道的锚杆支护技术的影响因素进行了分析。

2 煤矿巷道施工及注意事项

对于煤矿开采中岩石巷道，目前多采用钻眼爆破的方法进行施工。而对于煤层中的巷道，可以通过多台煤电钻进行施工，在施工时要对巷道的位置进行合理的规划。在岩巷施工时要重点关注施工的方案以及施工管理，在进行爆破时应该选择合适的爆破参数，主要有钻孔深度、装药形式、钻孔倾斜的角度等等。合理的安排爆破、装岩以及支护三个工序的关系，有助于实现巷道的快速掘进。在进行煤巷施工时，在进行钻眼时要充分考虑到煤层的开采厚度，然后安排好炮眼之间的间距[3]。工程师应该在平面掘进施工图中，对炮眼的位置及参数要进行合理的设计。与此同时，要根据掘进巷道的实际情况选择合理的炮眼，在定位过程中要遵循一定的原则。相比较而言，煤层比岩层要软，在进行掘进时可以采用单向掏槽方式进行掘进。在掘进过程中，炮眼的深度要根据地质情况而定，若巷道的断面较小时，可以采用的是复合掏槽式掘进。随着掘进的深入，遇到程度较深的炮眼时，要视具体情况而论。若煤层中存在较软的夹层时，施工人员应该首先在软煤层内进行掏槽作业，一般情况下需要布置3个倾斜角度处于 60°～90°之间的掏槽。在遇到巷道断面较小的情况下，不需要采用炮眼进行辅助作业。钻眼爆破法已经成为煤矿巷道掘进的一种重要方法，在煤巷掘进时可以实现对煤炭资源的开采，这个过程需要将掘出的煤运出。装煤是一件复杂费事的体力劳动工作，在现场施工时，通常采用ZMZ型装煤机（如图1所示）进行辅助作业。这种类型的装煤机是通过履带式行走的方式运输煤，在矿山狭窄的环境内灵活，具有高效持续性强的优点，目前在掘进工作面得到了广泛的应用。

在煤矿施工过程中，为了进行快速的巷道掘进，需要连续的进行破煤、装煤作业。这种情况一般需要用到煤矿巷道掘进机，其具有安全高效的掘进功能，实现在掘进过程中的连续作业。巷道掘进机通过配置的运输设备，形成的高效流水作业，提高了煤矿巷道的掘进速度。总而言之，巷道的掘进是一项复杂的工程项目，在施工前需要做好科学的规划。为了保证巷道的安全，在巷道空间开挖出来后，需要采取有效的方法对巷道进行支护。目前，锚杆支护技术已经成为煤矿巷道支护的主要手段，经过实践证明，煤矿锚杆支护的应用有助于提高煤矿开采的产量。

3 锚杆支护技术的影响因素

为了保证锚杆支护的有效性，需要对影响锚杆支护技术的因素进行分析。主要有以下几个方面，下面分别进行分析。

在巷道进行锚杆支护时，锚杆支护直接作用于巷道周围的岩石[4]。如果巷道周围的围岩强度较高，在采用锚杆支护后巷道的变形可以得到有效的控制，巷道的安全稳定性得到了保证。根据岩石力学理论，巷道周围的围岩应力主要是由周围的岩石承担，支护只起到小部分作用。因此，巷道支护效果主要取决于围岩对地应力的承载能力，如果围岩强度较高，对地应力的作用较大时，顶板的变形能得到有效控制，从而支护的效果较好。因此，在采用锚杆进行巷道支护时，应该重点关注巷道周围的岩石强度。

锚杆支护的关键是控制矿山压力对煤矿巷道的影响，矿山压力是巷道发生变形和破坏的关键性原因。矿山压力对煤矿开采会有一定的损害，例如煤层被压松、人工支撑物挤压变形或断裂，甚至出现岩层及地表位移或塌陷事故的发生。在矿山压力的作用下，巷道发生变形或破坏的现象称之为“矿山压力显现”。矿山压力是煤矿开采过程中发生事故的一个重要的诱导因素。为了减轻矿山压力显现带来的负面影响，需要采取有效的措施对工作面进行支撑，对采空区进行控制改变围岩应力场，实现煤矿开采的安全作业。现代主流回采工作面支撑保护手段就是控制好顶板岩层，因此，将工作面支撑保护与采空区处理统称为顶板管理的支护技术。在巷道进行锚杆支护时，巷道的断面对支护的效果也会产生影响。巷道的断面增加时，矿山压力的显现更加剧烈，所需的支护刚度更大。巷道掘进施工过程形成不同的断面形状会产生不同的应力分布，因此要对断面的形状进行合理控制，使其对应力分散起到较好的作用。

4 锚杆支护技术的应用

锚杆支护可以对破碎的围岩进行加强，有效的控制围岩上出现的裂纹以及破碎带。在采用锚杆支护后，支护区的围岩的完整性得到了保证，提高了煤矿巷道的稳定性。锚杆支护可以使巷道围岩周围的应力向围岩深部转移，分散了巷道周围的应力。在面对软岩回采巷道时，应该采用多种方式联合进行支护。首先采用支护网对巷道围岩整体进行强化，对薄弱的部分要采用组合梁连接锚杆进行支护，这样可以提高巷道围岩的整体刚度，实现对巷道周围破碎区的有效控制。其次，要进行二次支护，以实现对巷道的加强支护，使支护的效果达到最佳。可以采用一定的柔性支护，这样可以保证在围岩发生破裂时，能快速的释放围岩破裂产生的能量，降低发生危险的可能性。

为了更好的发挥锚杆支护的作用，在进行巷道支护时要对使用的锚杆配件的质量进行严格的把关。对于围岩应力较大的情况，可以将普通的锚杆螺母换成专业的锚杆螺母，这样可以实现锚杆整体支护效果的最大化。在实际应用过程中，为了避免锚杆的托板由于受力过大而变形破坏，需要对锚杆的托板进行加厚处理，以提升支护的有效性。在支护完成后，应该对锚杆支护的效果进行检验，这个过程可以采用动态监测技术，通过实时监测锚杆的受力状况，可以发现锚杆支护的问题并做出相应的改进。对于支护过程中出现的锚杆失效現象，要及时的采取补救措施，以免出现更多的锚杆失效。

5 小结

在煤矿开采过程中，保证掘进巷道的速度有助于保证工作面的高产高效。煤矿巷道的掘进速度与多种因素有关，需要煤矿根据自身的实际条件做出相应的改进。煤矿巷道的安全问题也是重要的问题，其安全性关乎着整个安全生产。因此，必须采取有效的措施对掘进巷道进行支护。本文首先介绍了煤矿巷道的掘进方法，然后分析了影响巷道支护效果的一些因素，最后简单分析了锚杆支护在实际应用过程中应该注意的问题。可以为煤矿相关技术人员提供一定的参考。

参考文献：

[1]赵寿.煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].山东工业技术，2018（17）：99.

[2]王熙凌.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].建材与装饰，2018（29）：233.

[3]侯斌元.煤矿快速掘进巷道与支护技术的研究[J].机械管理开发，2018（03）：110-111.

[4]邢海波，马琳.复杂地质条件下煤矿巷道掘进支护技术的应用浅谈[J].山东工业技术，2018（04）：113.