周偉光

（山西金地煤焦有限公司赤峪煤礦，山西 呂梁 032100）

煤炭是最重要、應(yīng)用最廣泛的能源資源之一。然而，當(dāng)今離地表較近的煤炭資源已基本被開采完畢，因此中國各大煤炭企業(yè)為了滿足人們對(duì)煤炭資源的需求，只能將煤炭開采深度加大。在此大環(huán)境下煤礦采煤掘進(jìn)難度增加。因而，煤礦采煤掘進(jìn)中應(yīng)借助相關(guān)技術(shù)保障施工人員的安全，進(jìn)而推進(jìn)煤礦采煤掘進(jìn)作業(yè)順利開展。本文闡明了煤礦采煤掘進(jìn)中高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)、作用等，對(duì)煤礦采煤掘進(jìn)過程中高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了研究，探討了高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在煤礦采煤掘進(jìn)過程中的應(yīng)用創(chuàng)新。

1 高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)相關(guān)概述

煤礦開采需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際及煤礦特點(diǎn)進(jìn)行全面分析，提高掘進(jìn)支護(hù)水平，保障采煤效率與采煤安全。目前，較為常用的高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)主要包括可伸縮性支架支護(hù)技術(shù)、預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)、高強(qiáng)噴射混凝土技術(shù)、聯(lián)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)、光爆錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)這五種。高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的有效應(yīng)用需要結(jié)合對(duì)巷道實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇，尤其是要結(jié)合巷道截面凈高、凈度等的科學(xué)計(jì)算，最大限度地發(fā)揮支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用效果。隨著淺層煤礦的不斷開采，可以利用的煤炭資源的深度逐漸加深，才能滿足日益增長的煤礦需求。煤礦開采深度的不斷增加，對(duì)于出煤效率與采煤安全的要求也越來越高，對(duì)此必須加強(qiáng)對(duì)巷道掘進(jìn)的有效支護(hù)，保障采煤安全，以及為安全撤離提供安全、穩(wěn)定的通道。目前高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在采煤掘進(jìn)中的應(yīng)用主要集中在保障采煤安全以及安全施工預(yù)防與控制方面。同時(shí)，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在采煤掘進(jìn)中的應(yīng)用有著操作簡便、成本較小的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，尤其適用于較高難度的采掘工作，因此被廣泛應(yīng)用于煤礦采掘過程，大大提高了煤礦開采效率，降低了經(jīng)濟(jì)成本，為推動(dòng)煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)采煤效益最大化提供有效保障[1]。

2 高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)

第一，強(qiáng)有力的支撐技術(shù)的一個(gè)重要特點(diǎn)是，煤炭開采企業(yè)不僅可以加固大胡同，而且還可以使氣墻本身更加穩(wěn)固，以確保工作人員的安全和工作人員在隧道中的安全穩(wěn)定運(yùn)行。第二，對(duì)支持技術(shù)的要求不高，操作簡單，公司不需要大量投資。第三，該技術(shù)還可用于復(fù)雜粗糙的采礦工作面。第四，通過應(yīng)用強(qiáng)有力的支持技術(shù)，企業(yè)不僅可以降低道路的維護(hù)和維修成本，還可以延長道路的使用壽命。第五，在應(yīng)用強(qiáng)有力的支持技術(shù)之前，工作人員必須具備環(huán)境方面和地質(zhì)條件，例如巖石的深度，充分考慮到并選擇共同支持，以減少街道和其他部分的扭曲。第六，應(yīng)啟動(dòng)科學(xué)合理的采礦方案，以確保道路挖掘的順利進(jìn)行和工作人員的有效生計(jì)保障。

3 高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的作用及原理

近年來對(duì)煤炭資源的需求有所增加，采用傳統(tǒng)開采方法很難滿足現(xiàn)代社會(huì)的需要。高性能支持技術(shù)可避免傳統(tǒng)任務(wù)中可用性低和安全需求高的問題。該支護(hù)技術(shù)應(yīng)用于煤炭勘探的其他領(lǐng)域，以提高施工過程的效率。一般來說，受行車道和巖壁影響的地下環(huán)境中的煤層開采存在施工過程中倒塌的危險(xiǎn)，利用強(qiáng)有力的配套技術(shù)，保障作業(yè)場(chǎng)所的安全，為施工人員提供比較穩(wěn)定、安全的工作環(huán)境，避免發(fā)生安全事故。該技術(shù)的應(yīng)用不僅在一定程度上提高了原材料的生產(chǎn)力，而且促進(jìn)了煤炭開采。實(shí)際上，由于地球表面柔軟，如果強(qiáng)大的支持技術(shù)得不到充分支持，很難控制砍伐森林的行為，并對(duì)總體生產(chǎn)力產(chǎn)生巨大影響。此外，車道和巖石壓力很大，如果控制不當(dāng)，可能會(huì)發(fā)生崩潰。通過應(yīng)用高性能支持技術(shù)，可以避免這些問題，加快利用率并提高車間工作效率。由于增強(qiáng)支持的技術(shù)特點(diǎn)，應(yīng)用程序需求較少，但對(duì)技術(shù)應(yīng)用程序的影響必須在實(shí)踐中得到充分考慮。當(dāng)前，錨主要通過懸置后垂直錨的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)和驗(yàn)證。指定錨定的總長度和直徑后，必須相應(yīng)地控制承載力和恒定力。必須在設(shè)計(jì)過程中適當(dāng)安排錨固桿之間的間距，以提高參數(shù)的科學(xué)和有效效果。先進(jìn)的支持技術(shù)可有效解決巖石和小巷變形問題，減少電壓傳輸?shù)挠绊?，縮短采購周期，并提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)性。

4 采煤掘進(jìn)中常用高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用分析

4.1 噴射混凝土支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

為了充分保障煤礦開采安全，在高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)使用中，往往需要與其他技術(shù)進(jìn)行充分配合應(yīng)用，這樣才能將各項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)最大限度地發(fā)揮出來。其中，噴射混凝土支護(hù)技術(shù)便是必不可少的一種技術(shù)，利用此項(xiàng)技術(shù)可以保障煤礦巷道和巖層穩(wěn)定。噴射混凝土支護(hù)技術(shù)工作原理為使用混凝土、砂漿拌制好的材料，在專門的設(shè)備的作用下，向煤礦巖層、巷道表層噴射混凝土，從而達(dá)到固化巷道的目的。在混凝土噴射前，必須保證混凝土拌和質(zhì)量，若拌和不均勻，很難充分發(fā)揮混凝土牢固支護(hù)的作用，為此，必須做好混凝土配比和均勻拌和施工。除此之外，還要做好前期調(diào)查分析工作，保證獲取的地下巖層信息真實(shí)、可靠，通過深入分析各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，合理選擇噴射方法，起到良好的加固支護(hù)效果[2]。

4.2 預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)

預(yù)留煤柱支護(hù)是較為傳統(tǒng)的高強(qiáng)支護(hù)形式，尤其適用于對(duì)煤礦巷道上、下區(qū)段的支護(hù)。預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用在操作方面較為簡單便捷，也能取得較好的應(yīng)用效果。尤其是一些礦井的通風(fēng)條件與排水效果較差的巷道掘進(jìn)會(huì)對(duì)采煤工作造成較大影響，采用預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)能夠有效緩解這些問題。但是預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中也存在應(yīng)用成本較高、巷道后期維修難度大等不足。所以，在具體應(yīng)用過程中應(yīng)結(jié)合礦井巷道實(shí)際情況分析對(duì)預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行合理選擇。

4.3 可縮性支架的應(yīng)用

根據(jù)實(shí)際研究，現(xiàn)在有各種形式的強(qiáng)支撐，其中大多數(shù)是以FlexBay 姿勢(shì)的形式使用的。這是一種梁造型，允許在當(dāng)前操作中進(jìn)行雙向拉伸。在我國，部分礦物中的瓦斯面積相對(duì)較小，工作人員容易受到胡同側(cè)壁損壞的影響，大大增加了煤層開采和隧道入口的總體風(fēng)險(xiǎn)。采用可伸縮立柱，碳纖維輸送機(jī)可以提高巷的整體承載能力，使其承受更大的荷載，從而創(chuàng)造更穩(wěn)定、更穩(wěn)定的環(huán)境。保證煤炭開采的總體安全也將極大地提高采礦人員的生產(chǎn)力和質(zhì)量，促使采礦和推廣的預(yù)期效果更好，從而給煤炭企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益[3]。

4.4 聯(lián)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

相比其他支護(hù)技術(shù)，聯(lián)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)在于主動(dòng)性、綜合性強(qiáng)，可以能夠與其他技術(shù)進(jìn)行充分結(jié)合，顯著提升支護(hù)效果。

1.主動(dòng)性。在還未出現(xiàn)變形、塌陷等條件下，利用聯(lián)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)可以主動(dòng)支撐煤礦巷道圍巖，從而起到巷道圍巖穩(wěn)定與安全的作用。然而，想要使用聯(lián)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)，還需要提前制定一個(gè)合理的支護(hù)方案，了解巷道圍巖的預(yù)應(yīng)力和垂直應(yīng)力等，這樣才能最大限度地提升巷道的安全系數(shù)。

2.綜合性。綜合性也是聯(lián)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的一大特點(diǎn)，通過此項(xiàng)技術(shù)可以將各類支護(hù)技術(shù)進(jìn)行綜合利用，并能夠取各項(xiàng)技術(shù)之所長，克服掉其缺點(diǎn)。例如，錨背支護(hù)、型鋼架支護(hù)的聯(lián)合使用等，這種聯(lián)合支護(hù)方法，在增強(qiáng)巷道圍巖穩(wěn)定性方面效果極為明顯。在具體應(yīng)用中，對(duì)于煤礦巷道內(nèi)部的深部位置變形等情況，通過聯(lián)合高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)同樣可以得到很好的解決。比如，將錨背支護(hù)設(shè)置到巷道頂部和側(cè)面等處，可以起到巷道內(nèi)、外部支護(hù)協(xié)同錨桿支護(hù)的效果，能夠由不同角度進(jìn)一步提升對(duì)巷道的支護(hù)效果[4]。

4.5 礦用支護(hù)型鋼的應(yīng)用

我國雖然礦產(chǎn)資源相對(duì)較少，但煤炭開采的總體礦產(chǎn)資源與其他國家相比仍然比較薄弱，甚至還有一些礦產(chǎn)所處的地質(zhì)條件。在這樣一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境中，采礦和隧道入口的礦工尤其難以到達(dá)，同時(shí)危及其工作人員的生命安全。

因此，大多數(shù)煤炭輸送企業(yè)必須為其車道提供充分的支撐支柱。在實(shí)際應(yīng)用支撐支柱時(shí)，工作人員不僅要嚴(yán)格控制鋼自身的壓力和抗拉強(qiáng)度，還要掌握科學(xué)的韌性，以滿足各個(gè)生產(chǎn)圈的要求。此外，工作人員應(yīng)根據(jù)事實(shí)，合理設(shè)計(jì)采礦支撐柱的承載力，以最大限度地提高礦山道路的耐久性，避免礦工生產(chǎn)過程中出現(xiàn)安全事故。

4.6 錨桿支護(hù)技術(shù)

錨支護(hù)技術(shù)是煤層開采的重要組成部分，重點(diǎn)是各自應(yīng)用過程三個(gè)主要部分的組成、連接和加固。公路施工人員通常會(huì)對(duì)現(xiàn)有頁巖結(jié)構(gòu)造成一定程度的破壞和損傷，從而降低軌道的穩(wěn)定性和安全性。為了確保順利進(jìn)行進(jìn)一步加工，操作人員必須將錨件深化到穩(wěn)定層中，使軌道更加穩(wěn)定。在實(shí)踐中，操作人員應(yīng)盡可能選擇一個(gè)安裝錨件，以使安裝拱型直徑與巷子中的安裝桿之間的聯(lián)系，從而防止出現(xiàn)峰值問題，在施工部分結(jié)束后，操作人員還應(yīng)固定所有錨件，并設(shè)置相應(yīng)的錨件組，以創(chuàng)建一個(gè)完全閉合的支撐結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高要求的質(zhì)量。錨定桿比液壓支架更適合防御?？傮w而言，錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用具有一定的靈活性和適應(yīng)性，可結(jié)合實(shí)際煤和煤的輸送環(huán)境進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。此外，操作人員必須仔細(xì)考慮頁巖地層的組成，并根據(jù)胡同使用壽命和軌道應(yīng)力的基本數(shù)據(jù)制定科學(xué)有效的施工方案。由于煤層開采時(shí)間相對(duì)較長，在圍繞軌道進(jìn)行分層再分配時(shí)，必須擴(kuò)大巖層的分型面，因此操作人員必須確保錨定至大約高度。高于頂部1.5米，需要改進(jìn)混凝土噴射以改善巖石的性質(zhì)[5]。

4.7 光爆錨噴支護(hù)技術(shù)

刺刀噴淋系統(tǒng)技術(shù)是指在煤和煤的推廣過程中，將上頜石與堅(jiān)硬巖石連接起來，然后壓實(shí)混凝土，最終提高整個(gè)深孔巷道的穩(wěn)定性。

5 高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用措施

5.1 先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)

為確保順利高效的運(yùn)營，有關(guān)企業(yè)應(yīng)不斷更新自身先進(jìn)的支持技術(shù)。隨著科技的不斷發(fā)展，我國煤炭輸送技術(shù)也變得智能化、信息化，全面提高了煤炭開采工藝的效率，將新設(shè)備納入大力支持的應(yīng)用中。煤炭企業(yè)必須不斷探索和創(chuàng)新新技術(shù)，最大限度地發(fā)揮這些技術(shù)的作用，開拓新的商機(jī)。

5.2 注重煤礦采煤掘進(jìn)的實(shí)地勘察

及早部署煤炭開采領(lǐng)域的外地特派團(tuán)有助于確保順利運(yùn)作。在采購煤炭以提供積極支持之前，現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)技術(shù)人員對(duì)打撈工作的條件進(jìn)行清點(diǎn)，包括環(huán)境濕度、地質(zhì)條件、路面和臨街面。然后，根據(jù)一個(gè)開明的總體結(jié)果，對(duì)天然氣帶的安全和采礦業(yè)的困難進(jìn)行評(píng)估，并結(jié)合有關(guān)煤炭開采的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算采掘業(yè)的參數(shù)，以確定建設(shè)準(zhǔn)備計(jì)劃是否滿足對(duì)支持改善小巷總體穩(wěn)定、確保施工人員安全從而使煤炭開采順利進(jìn)行的高要求[6]。

5.3 高強(qiáng)支護(hù)的加固設(shè)計(jì)

軸承壓力過大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)車道失真。施工人員可以將糖漿注入室內(nèi)，以達(dá)到鞏固的目的。該方案主要采用氣動(dòng)水動(dòng)力等離子體泵，該泵在巷子頂部和小巷兩側(cè)嚴(yán)重變形，徑向支架用于支撐和穩(wěn)定，更適合于強(qiáng)夯后支撐技術(shù)的建立和應(yīng)用。

5.4 高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)

在煤炭開采框架內(nèi)應(yīng)用專門針對(duì)煤炭開采的技術(shù)時(shí)，必須仔細(xì)檢查所有設(shè)施是否裝備齊全，設(shè)備是否正常運(yùn)行。此外，必須讓具有豐富支持經(jīng)驗(yàn)的人員參與支持工作。在支護(hù)過程中，工作人員需要在導(dǎo)桿與錨栓之間添加錨固桿，并相應(yīng)提高錨固板導(dǎo)柱的高度，以改善巖石支護(hù)，提高支護(hù)技術(shù)的有效性[7]。

6 結(jié)語

綜述可知，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在煤礦采煤過程中有著較為重要的應(yīng)用，是采煤掘進(jìn)安全、高效的重要保障。對(duì)此，采煤單位必須加強(qiáng)對(duì)高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的有效應(yīng)用，合理規(guī)避其應(yīng)用缺點(diǎn)，發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并加強(qiáng)對(duì)采煤方法的合理應(yīng)用，提高高強(qiáng)支護(hù)應(yīng)用效果，為提高采煤效益與采煤安全提供有效保障。加大對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，繼續(xù)發(fā)揮其在煤礦采煤掘進(jìn)中的重要作用，保證煤礦巷道在掘進(jìn)過程中的穩(wěn)定與安全，降低煤炭開采的危險(xiǎn)性，從而促進(jìn)煤炭企業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展。隨著時(shí)代的發(fā)展，以后更深層次的掘進(jìn)將對(duì)支護(hù)技術(shù)有更高的要求，煤礦企業(yè)對(duì)高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)將會(huì)有更深的研究。