武俊華

摘要：煤礦巷道是煤層開(kāi)采的重要通道，保證巷道的安全快速掘進(jìn)對(duì)于煤礦開(kāi)采顯得十分重要。由于巷道在受到礦山壓力的作用下會(huì)變形破壞，對(duì)巷道的支護(hù)很必要。本文分析了煤礦開(kāi)采過(guò)程中巷道掘進(jìn)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上提出了一些解決方法，這對(duì)于緩解煤礦開(kāi)采過(guò)程中的采掘緊張問(wèn)題有幫助。

關(guān)鍵詞：煤礦開(kāi)采;巷道掘進(jìn);支護(hù)

1巷道掘進(jìn)與支護(hù)的關(guān)系

對(duì)于煤礦巷道大多采用直眼掏槽（如圖1所示）與斜眼掏槽的組合方式進(jìn)行掘進(jìn)。如煤層中存在著夾矸，這時(shí)掏槽存在較大的難度，在處理時(shí)應(yīng)該將掏槽的角度控制在45°～90°之間。在進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，如果爆破的面積相對(duì)較大時(shí)，就要增加輔助掏槽眼，這樣可以使巷道的形狀更加規(guī)則。在采用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)破煤、裝煤一體化，可以最大程度的提高煤礦巷道的掘進(jìn)施工進(jìn)程。若采用煤機(jī)進(jìn)行橫向切割的形式，可以有效的拓寬巷道的寬度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤層的連續(xù)開(kāi)采。采用連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行煤巷掘進(jìn)時(shí)，整合了煤礦掘進(jìn)和回采工藝，極大的提高了生產(chǎn)效率。它有著明顯的施工優(yōu)勢(shì)，在初期投資少采煤效率高，能極大的節(jié)省掘進(jìn)的成本，改善煤礦生產(chǎn)效率。

由于礦山壓力的作用，在掘進(jìn)時(shí)必須進(jìn)行支護(hù)。在支護(hù)時(shí)必須結(jié)合煤礦開(kāi)采的實(shí)際情況，制定有效的巷道支護(hù)方案[1]。在煤礦工作面附近開(kāi)采時(shí)，需要預(yù)留一定量的煤柱來(lái)保證回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷的完整性。預(yù)留煤柱具有操作簡(jiǎn)單、方便、成本低的優(yōu)勢(shì)，特別在巷道底板發(fā)生底鼓時(shí)預(yù)留煤柱支護(hù)效果更好。為了保證掘進(jìn)整個(gè)過(guò)程的安全性，要盡量減小掘進(jìn)對(duì)煤層的沖擊，這就要求要控制好合理的煤柱寬度。

2 煤礦掘進(jìn)存在的問(wèn)題分析

軟巖巷道的掘進(jìn)和支護(hù)是煤礦所面臨的難題。在地應(yīng)力和地下水的作用下，軟巖巷道的變形十分劇烈，變現(xiàn)為頂?shù)装逡平黠@，底板出現(xiàn)底鼓，兩幫出現(xiàn)凸出。在水的作用下，軟巖巷道的變形將不可控制，軟巖巷道底鼓分為擠塑性底鼓和膨脹性底鼓。當(dāng)巷道中有積水時(shí)，兩種底鼓會(huì)相互促進(jìn)，造成惡劣循環(huán)。對(duì)于軟巖巷道可以采用底角錨桿支護(hù)和底板錨桿支護(hù)技術(shù)來(lái)抑制巷道的變形和底鼓[2-3]。此外，在巷道設(shè)計(jì)時(shí)可以將斷面設(shè)計(jì)成反底拱形式?？梢圆捎瞄_(kāi)挖卸壓槽和打卸壓鉆孔的方式來(lái)釋放巷道周?chē)膽?yīng)力，以此來(lái)降低巷道的變形。

當(dāng)掘進(jìn)工作面靠近回采工作面時(shí)，掘進(jìn)巷道將會(huì)受到工作面回采時(shí)的動(dòng)載的影響。在動(dòng)力擾動(dòng)作用下，掘進(jìn)過(guò)程中頂板冒落的可能性增加，更嚴(yán)重的是有發(fā)生沖擊地壓的危險(xiǎn)。這是由于在動(dòng)載作用下，應(yīng)力場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)疊加比原巖應(yīng)力高出很多倍。動(dòng)載作用下巷道的破壞主要有兩種形式，第一種是沖擊破壞，表現(xiàn)為煤巖突出和沖擊地壓，瞬間破壞了整個(gè)巷道，支護(hù)沒(méi)有任何作用;第二種是動(dòng)應(yīng)力下，巷道的支護(hù)會(huì)產(chǎn)生損傷，導(dǎo)致錨桿的支護(hù)強(qiáng)度降低，當(dāng)某次動(dòng)壓超過(guò)了錨桿的承載強(qiáng)度后，巷道發(fā)生變形，頂板出現(xiàn)垮落。

3 煤礦開(kāi)采方式與支護(hù)技術(shù)的關(guān)系

3.1 煤礦開(kāi)采技術(shù)分析

目前煤礦的開(kāi)采方式可以分為兩類(lèi)：炮采和機(jī)采，機(jī)采又可以分為兩類(lèi)：普采和綜采。炮采采煤工藝通過(guò)打眼放炮來(lái)實(shí)現(xiàn)破煤、裝煤，工作面的支護(hù)采用單體液壓支柱。炮采工作面布置簡(jiǎn)單，能適應(yīng)各種復(fù)雜的地質(zhì)條件，但是采用單體液壓支柱來(lái)支護(hù)頂板，很容易出現(xiàn)冒頂事故，而且在放炮時(shí)很容易崩倒液壓支柱。在炮采時(shí)其主要時(shí)間消耗在打眼放炮上，布置合適的鉆孔數(shù)量顯得十分關(guān)鍵。在進(jìn)行裝煤時(shí)，需要工人將煤鏟到皮帶運(yùn)輸機(jī)上，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大。這種采煤工藝處于淘汰的邊緣，只有在回收邊角煤時(shí)才會(huì)應(yīng)用。

普采采煤工藝只適用于小型礦井，對(duì)于大型礦井多采用綜采工藝。綜采工藝與普采工藝最大的區(qū)別是采用了液壓支架支護(hù)頂板，液壓支架的移架相對(duì)于單體液壓支柱更加方便。綜采工藝的生產(chǎn)效率非常高，實(shí)現(xiàn)了采煤、運(yùn)煤、支護(hù)、裝煤的完全機(jī)械化。綜采工作面對(duì)地質(zhì)條件的適用性較差，不能經(jīng)常搬家，在開(kāi)采末期的時(shí)候裝備回撤困難。

在復(fù)雜地質(zhì)條件下，煤礦的開(kāi)采工藝的選擇應(yīng)該符合該區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)情況。巷道的布置盡量要避免地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域。在設(shè)計(jì)開(kāi)采工作面時(shí)，要盡量避開(kāi)工作面內(nèi)含有地質(zhì)構(gòu)造。為了保障巷道的穩(wěn)定性，節(jié)省支護(hù)成本，巷道應(yīng)該布置在圍巖相對(duì)較為完整的區(qū)域。對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)條件下布置煤層開(kāi)采巷道，需要采用數(shù)值模擬等手段反復(fù)的驗(yàn)算來(lái)確保支護(hù)的安全性。要科學(xué)的運(yùn)用錨桿和錨索來(lái)完成對(duì)巷道的支護(hù)。

3.2 巷道支護(hù)技術(shù)的選擇

現(xiàn)在煤礦企業(yè)對(duì)掘進(jìn)技術(shù)重視程度不夠，在選擇掘進(jìn)技術(shù)時(shí)具有一定的盲目性。掘進(jìn)技術(shù)主要有兩種：炮掘和綜掘，每種掘進(jìn)方式都有著適用的地質(zhì)條件。只有根據(jù)煤礦的地質(zhì)條件選擇合適的掘進(jìn)技術(shù)，才能提高掘進(jìn)的速度和效率。我國(guó)煤礦巷道常用的支護(hù)技術(shù)有金屬網(wǎng)支護(hù)技術(shù)、噴漿支護(hù)技術(shù)、錨桿支護(hù)技術(shù)、錨索支護(hù)技術(shù)以及聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。在掘進(jìn)過(guò)程中支護(hù)技術(shù)的選擇要根據(jù)巷道的頂板完整度選擇合適的支護(hù)技術(shù)。這樣才能保證支護(hù)的有效性和經(jīng)濟(jì)性。結(jié)合巷道斷面的圍巖承載情（下轉(zhuǎn)第111頁(yè)）（上接第109頁(yè)）況，完善煤礦掘進(jìn)的管理過(guò)程。隨著支護(hù)技術(shù)的發(fā)展，掘進(jìn)時(shí)可以采用直接破頂法、后退式臥底法進(jìn)行掘進(jìn)。在面對(duì)斷層等復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造情況下，應(yīng)該進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，對(duì)于巖體比較破碎時(shí)應(yīng)該采用U型鋼和錨桿支護(hù)結(jié)合起來(lái)，這樣可以提高巷道圍巖的穩(wěn)定性和完整性。

4 優(yōu)化煤炭采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)的方法

為了保證巷道的能穩(wěn)定快速掘進(jìn)，應(yīng)該選擇性能優(yōu)異的掘進(jìn)設(shè)備。掘進(jìn)機(jī)的選擇應(yīng)該慎重，其性能對(duì)于整個(gè)掘進(jìn)起著決定性作用。掘進(jìn)機(jī)面對(duì)的是整個(gè)巷道圍巖，在掘進(jìn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的機(jī)械振動(dòng)，這對(duì)于設(shè)備的性能是個(gè)巨大的考驗(yàn)。因此，必須結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)情況，選擇合適的施工方案，確保掘進(jìn)工作面的連續(xù)作業(yè)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)的自主研發(fā)的巷道掘進(jìn)機(jī)有了很大程度的發(fā)展。目前已經(jīng)具有生產(chǎn)成套設(shè)備的能力。在恰當(dāng)?shù)牟课皇褂描偳妒浇M合，通過(guò)模塊結(jié)合的形式，幫助設(shè)備做好維修拆卸，這樣才能確保設(shè)備穩(wěn)定性。

對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的故障做出準(zhǔn)確的判斷，這就要求巷道掘進(jìn)機(jī)應(yīng)該具有先進(jìn)的機(jī)電一體化故障檢測(cè)系統(tǒng)。能實(shí)時(shí)的對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。對(duì)于軟巖巷道必須做好支護(hù)管理工作，軟巖巷道的支護(hù)不是一次完成的，需要進(jìn)行多次支護(hù)。對(duì)巷道表面必須進(jìn)行噴混凝土、加支護(hù)網(wǎng)。在巷道的薄弱區(qū)域應(yīng)該加錨固梁來(lái)提高支護(hù)的有效性，只有這樣才能提高巷道圍巖的承載能力，限制巷道的變形向圍巖深部發(fā)展。為了保證支護(hù)的效果，在錨桿支護(hù)時(shí)應(yīng)該對(duì)支護(hù)時(shí)采用的螺母的質(zhì)量進(jìn)行把控，對(duì)于需要承載能力大的區(qū)域應(yīng)該采用專(zhuān)用螺母。在巷道支護(hù)完成后，應(yīng)該對(duì)巷道的支護(hù)效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)支護(hù)失效的區(qū)域并進(jìn)行及時(shí)的處理，避免失效區(qū)域的擴(kuò)大。最后，支護(hù)材料的質(zhì)量對(duì)支護(hù)的效果有著直接的影響，在施工過(guò)程中要做好質(zhì)量抽查工作，形成嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系，實(shí)現(xiàn)材料質(zhì)量的責(zé)任制。軟巖巷道在初次噴錨支護(hù)中，要做好長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)備，定期匯報(bào)檢測(cè)數(shù)據(jù)，才能調(diào)整支護(hù)參數(shù)。

5 結(jié)論

綜上所述，煤礦巷道是煤層開(kāi)采的重要通道，保證巷道的安全快速掘進(jìn)對(duì)于煤礦開(kāi)采顯得十分重要。由于巷道在受到礦山壓力的作用下會(huì)變形破壞，對(duì)巷道的支護(hù)很必要。在支護(hù)時(shí)必須結(jié)合煤礦開(kāi)采的實(shí)際情況，制定有效的巷道支護(hù)方案。在巷道支護(hù)完成后，應(yīng)該對(duì)巷道的支護(hù)效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)支護(hù)失效的區(qū)域并進(jìn)行及時(shí)的處理。支護(hù)材料的質(zhì)量對(duì)支護(hù)的效果有著直接的影響，在施工過(guò)程中要做好質(zhì)量抽查工作。

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