任建斌

（大同煤礦集團(tuán)雁崖煤業(yè)有限公司， 山西 大同 037001）

我國的煤炭開采等大多是地下作業(yè)，地下開采工作的開采形式就是礦井作業(yè)，需要在地的內(nèi)部挖掘巷道，因此這些巷道的穩(wěn)定性對(duì)于采煤和運(yùn)輸工作的順利進(jìn)行以及煤礦生產(chǎn)的安全性具有重要的作用。礦井的開采作業(yè)環(huán)境惡劣、地質(zhì)條件不同，這就導(dǎo)致了地下的礦井挖掘存在著很大的不確定性，必須要有大量巷道作為輔助，才能確保煤礦的安全開采和運(yùn)輸。優(yōu)良的巷道支護(hù)和先進(jìn)的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用，不僅能保證煤礦的安全生產(chǎn)，還能保證開采質(zhì)量。因此，努力探索煤礦的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)及其應(yīng)用，對(duì)于煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 煤礦巷道支護(hù)的發(fā)展進(jìn)程

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的創(chuàng)新，煤炭的開采力度不斷加大，開采范圍也出現(xiàn)了巨大的變化，地下礦井巷道徹底發(fā)展為煤巷，以往巖石集中巷的布置方式變成了開拓巷道和采準(zhǔn)巷道布置的方式，回采巷道的形狀也由以往的單巷變成了多巷道，這使得礦井的通風(fēng)條件得到根本的改善，不僅保證了煤礦開采的安全性，而且提高整個(gè)煤礦開采的掘進(jìn)速度。

煤礦巷道的發(fā)展使巷道支護(hù)類型和支護(hù)技術(shù)也得到了改進(jìn)。從材料角度分析，煤礦巷道支護(hù)可分為四個(gè)類型，分別是木型、砌碹型、鋼型、錨桿等支護(hù)類型。錨桿支護(hù)使用早在20世紀(jì)中期就開始使用，早期的錨桿較為脆弱，不適用于復(fù)雜條件下的巷道支護(hù)。但是近些年來，隨著科技的進(jìn)步和我國煤礦行業(yè)的加快發(fā)展，技術(shù)人員對(duì)傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)其剛性進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)也得到較大提高[1]。

圖1 工字鋼

圖2 鋼板樁支護(hù)

2 常見煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)

2.1 吊環(huán)式前探梁支護(hù)技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)由三根懸掛的前伸支架構(gòu)成，中間設(shè)置一根支架與礦井巷道的中軸線契合，兩邊的兩根支架要在距離中間的支架1 m處安置，支架的長度不能低于3 m，所有支架的固定的點(diǎn)數(shù)不能少于2個(gè)。前探梁與迎頭端面距相隔要少于30 cm。前探梁主要是應(yīng)用的11號(hào)礦用工字鋼材，它的固定需要吊環(huán)的輔助，吊環(huán)的強(qiáng)度與前探梁的強(qiáng)度相吻合。錨桿部分需要配置標(biāo)準(zhǔn)的絲扣，將全部吊環(huán)都安裝在其上[2]。

2.2 吊鏈?zhǔn)角疤搅褐ёo(hù)技術(shù)

吊鏈?zhǔn)角疤搅旱闹饕Y(jié)構(gòu)與吊環(huán)式前探梁比較相似，所用的是三根吊鏈?zhǔn)降那疤搅鹤鳛槊旱V的掘進(jìn)支護(hù)，其中的一根也需要沿著巷道中軸線進(jìn)行契合式布置，另兩根與其相隔1m左右進(jìn)行布置，同樣需用吊環(huán)進(jìn)行輔助固定。在這種技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用之前，必須對(duì)礦井做出敲幫問頂?shù)墓ぷ?，將一些具備干擾性的浮矸活石進(jìn)行布置，然后將前探梁向著前方推動(dòng)。為了確保施工人員的安全，掘進(jìn)工作一定要在臨時(shí)支架的作用下才能進(jìn)行。

2.3 永久性支護(hù)技術(shù)

這種支護(hù)技術(shù)的材質(zhì)是混凝土，所以又稱混凝土的永久支護(hù)技術(shù)。永久性支護(hù)主要是指在煤礦中進(jìn)行混凝土支護(hù)、錨網(wǎng)噴護(hù)等諸多工作，確保煤礦圍巖結(jié)構(gòu)不會(huì)受到破壞。在掘進(jìn)支護(hù)工作中，要合理確定施工距離，并保證所選擇的錨桿能夠符合煤礦實(shí)際情況。并在錨桿安裝完畢后，埋好作為噴射厚度的標(biāo)釘，然后進(jìn)行混凝土噴灑工作，只有確?；炷羾姙舆_(dá)到規(guī)定厚度后，才可以投入使用?；炷羾姙⑼戤吅螅鳂I(yè)人員需要進(jìn)行鋼筋網(wǎng)安裝工作，并在其表面再噴灑一層混凝土，提高煤礦井下圍巖的密實(shí)度，保證煤礦開采工作中不會(huì)發(fā)生坍塌。

3 煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的改進(jìn)優(yōu)化措施

3.1 做好巷道的地質(zhì)勘探工作

在煤巷快速開采掘進(jìn)前，首先要做好開采的區(qū)域勘探工作，了解當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件，盡量選擇條件較好的煤層，克服地質(zhì)條件給煤巷采掘進(jìn)帶來的不利影響。第二是要合理地布置巷道，在巷道開采時(shí)要注意發(fā)生不穩(wěn)定圍巖的現(xiàn)象，合理科學(xué)的支護(hù)技術(shù)，可以將圍巖和支護(hù)體組成一個(gè)整體，很好地承載圍巖，確保掘進(jìn)安全，提高開采效率[3]。

3.2 科學(xué)選用掘進(jìn)機(jī)械

對(duì)于工作面施工長度小于300 mm的施工情況，多選用普掘機(jī)；而對(duì)于施工長度大于300 mm的，則選用綜掘機(jī)。綜掘機(jī)的型號(hào)也十分關(guān)鍵，要結(jié)合巷道斷面環(huán)境、煤礦巖層的強(qiáng)度和具體開采環(huán)境和開采量，選用能最大化發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的綜掘機(jī)。此外，還要選用合適的截齒。優(yōu)質(zhì)的截齒能有效提高煤礦挖掘的速度，同時(shí)降低截齒的磨損程度。

3.3 有效提升掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)

選擇適合該礦井的支護(hù)技術(shù)，是提高掘進(jìn)效率的關(guān)鍵。要結(jié)合巷道斷面的圍巖承載情況，合理選擇支護(hù)技術(shù)。比如在巷道煤層穩(wěn)定的巖層且巷道變形較小，可以采用噴漿支護(hù)技術(shù)；在煤層巷道穩(wěn)定，頂側(cè)壓力較小的巷道可以采用錨桿或錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)；巷道變形嚴(yán)重，可以采用便于維護(hù)的U型鋼支護(hù)技術(shù)。根據(jù)具體情況，還可以同時(shí)選用兩種支護(hù)方式，使這兩種方式優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，共同發(fā)揮作用，保證圍巖的穩(wěn)定，如可采取錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)的方法。有時(shí)還可以對(duì)前探梁和液壓支柱進(jìn)行適當(dāng)運(yùn)用，煤礦掘進(jìn)支護(hù)整體質(zhì)量的保證需要頂梁布置方式的支持，布置頂梁的時(shí)候通過單體液壓支柱完成。具體操作方式為先確定前探梁位置，調(diào)整好間距，并清除巷道里的障礙物，保證前探梁順利移動(dòng)。單體液壓支柱支護(hù)布置嚴(yán)格限制支柱間距為1.5 m，而且頂梁要垂直。液壓支柱施工能夠滿足煤礦掘進(jìn)支護(hù)要求，對(duì)支護(hù)布局較為有利[4]。

3.4 加強(qiáng)材料檢測(cè)

支護(hù)材料的質(zhì)量決定著煤礦掘進(jìn)支護(hù)的緊固程度，支護(hù)材料的質(zhì)量越高，其對(duì)整個(gè)作業(yè)的順利開展則更為有利。一些煤礦企業(yè)為了節(jié)約生產(chǎn)成本，選用低質(zhì)量、低成本的支護(hù)材料，無法起到穩(wěn)固煤礦內(nèi)圍巖層的作用，以致于礦難事故接連發(fā)生。例如有的煤礦企業(yè)在掘進(jìn)支護(hù)過程中使用的工具為硬水泥塊錨桿。因此，要加強(qiáng)對(duì)支護(hù)材料的強(qiáng)度和支護(hù)效果檢測(cè)，保證錨桿錨索拉拔力，進(jìn)而確保掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)的安全性，避免人員及財(cái)產(chǎn)的不必要損失。

圖3 碳纖維板

3.5 完善煤礦掘進(jìn)的操作流程

進(jìn)一步健全和完善煤礦掘進(jìn)過程中的各項(xiàng)操作流程，嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》進(jìn)行作業(yè)，如不得無故提前升井，不得任意擴(kuò)大縮小斷面和支護(hù)距離，造成工程質(zhì)量不合格，要做好安全隱患的如實(shí)交接。還要加強(qiáng)施工現(xiàn)場的調(diào)度，在施工時(shí)掘進(jìn)、支護(hù)和運(yùn)輸?shù)热藛T全都在場，以防發(fā)生施工事故[5]。

4 結(jié)語

煤礦開采工作中，特別是復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境礦區(qū)的煤礦開采工作，作業(yè)人員需要注重礦井支護(hù)工作，科學(xué)利用煤礦開采的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)，一方面提高煤礦開采的掘進(jìn)效率，一方面確保煤礦開采過程中不會(huì)發(fā)生礦井坍塌等危險(xiǎn)事故，保證作業(yè)人員的生命安全。近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和煤炭企業(yè)的不斷嘗試總結(jié)，巷道支護(hù)技術(shù)也得到了很大的改進(jìn)，但與發(fā)達(dá)國家相比仍然存在一定的差距，我們要學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，改進(jìn)掘進(jìn)工藝，進(jìn)行自主研發(fā)，不斷提高煤礦巷道快速掘進(jìn)技術(shù)的水平，保障煤炭企業(yè)高產(chǎn)高效。