張軍

（新疆哈密英格瑪煤電投資有限責(zé)任公司，新疆 哈密 839000）

煤礦開采是安全風(fēng)險(xiǎn)較大的行業(yè)之一，其發(fā)展情況受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。近年來，在科技不斷進(jìn)步的背景下，越來越多的先進(jìn)煤炭開采技術(shù)和掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為礦山深度開采提供了技術(shù)保障，在一定程度上提高了開采過程的技術(shù)含量。但不可否認(rèn)的是，隨著開采難度的增加，安全隱患也越來越多，并且在掘進(jìn)過程不可避免地遇到復(fù)雜地質(zhì)和堅(jiān)硬巖體，一旦操作不當(dāng)，就會(huì)為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施設(shè)備和技術(shù)人員造成威脅。所以在開采過程中引入高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)至關(guān)重要，通過增強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，全面提高作業(yè)過程的安全性，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施和人員提供保障。在煤礦開采技術(shù)和掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中，需要關(guān)注巖體是否存在松動(dòng)現(xiàn)象，如果墻體產(chǎn)生裂縫，則無法保證支護(hù)結(jié)構(gòu)充分安全，容易撕裂巷道，引發(fā)安全事故。所以，為了提高作業(yè)安全性，就要在掌握國(guó)家規(guī)定、現(xiàn)場(chǎng)條件、開采要求等要素情況下，制定科學(xué)的巷道支護(hù)方案，保證作業(yè)有條不紊地進(jìn)行。

1 煤礦開采概述

煤礦開采作業(yè)具有復(fù)雜性、系統(tǒng)性、技術(shù)性特點(diǎn)。其定義可以從以下幾個(gè)方面概括：（1）采場(chǎng)。即煤礦開采區(qū)內(nèi)，用來大范圍直接開采煤炭資源的場(chǎng)所。（2）采煤工作面。即煤炭開采區(qū)域內(nèi)煤層的暴露面，也叫作煤壁。（3）采煤工作。即為了開采煤炭資源開展的一系列作業(yè)活動(dòng)。（4）采煤工藝。也就是在采煤工作面內(nèi)，各工序需要應(yīng)用的工藝技術(shù)，需要嚴(yán)格按照流程操作，并做好時(shí)間和空間的搭配工作。

2 國(guó)內(nèi)煤礦開采現(xiàn)狀

煤炭是各行業(yè)、各領(lǐng)域生產(chǎn)制造的主要能源，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)重要地位。眾所周知，我國(guó)地大物博，煤炭資源豐富，但由于大多分布在地下，所以開采難度較大，稍有不慎就會(huì)引發(fā)瓦斯爆炸、冒頂事故等災(zāi)害。尤其近年來，隨著煤炭行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，各地區(qū)因煤礦開采發(fā)生的安全事故也逐漸增多，主要原因在于很多企業(yè)在煤礦開采過程中，習(xí)慣沿用傳統(tǒng)粗放式開次技術(shù)和掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)，導(dǎo)致安全隱患層出不窮。要想快速改善這一現(xiàn)狀，就要積極引入各種新工藝和新設(shè)備，全面提高煤礦開采過程的技術(shù)含量，保證開采作業(yè)有序進(jìn)行，同時(shí)維護(hù)好施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性。

另外，煤礦開采過程會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定程度的污染，尤其現(xiàn)階段，依然有很多企業(yè)采用露天開采模式，無論煤炭運(yùn)輸，還是現(xiàn)場(chǎng)爆破，都會(huì)產(chǎn)生較大的揚(yáng)塵。并且每層挖空后，施工區(qū)域的植被也會(huì)受到巨大損害，同時(shí)，地下水位的不斷降低，會(huì)加大山體滑坡、地面塌陷等自然災(zāi)害發(fā)生率。而要想盡可能治理環(huán)境污染問題，就要依賴各種新技術(shù)和新工藝，通過加固巖層、修復(fù)植被等方式，降低煤礦開采污染程度。

與此同時(shí)，煤礦企業(yè)作為勞動(dòng)密集型企業(yè)，在施工過程中涉及大量技術(shù)人員，雖然當(dāng)前機(jī)械化作業(yè)方式不斷深入，但并未實(shí)現(xiàn)全機(jī)械化目標(biāo)，很多施工作業(yè)依然需要人工手動(dòng)完成，不僅降低了煤礦開采效率，還加大了安全隱患。并且人工開采模式無法保證所有煤層全部開采出來，容易造成資源浪費(fèi)現(xiàn)象，這對(duì)于社會(huì)發(fā)展而言是一種巨大損失。

3 煤礦開采技術(shù)與掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)分析

3.1 煤礦開采技術(shù)分析

（1）綜采工藝技術(shù)。綜采工藝是煤礦開采較為常見的一種技術(shù)，具有機(jī)械化水平較高的特點(diǎn)，相對(duì)于傳統(tǒng)開采技術(shù)而言，流程更簡(jiǎn)單、安全性更高、適用性更廣，所以，機(jī)械化開采作業(yè)的優(yōu)勢(shì)十分突出，但也不代表完全沒有缺點(diǎn)，就是在實(shí)際應(yīng)用中，更加適合頂板相對(duì)堅(jiān)硬的每層，能夠保證操作環(huán)境具備一定穩(wěn)定性。結(jié)合大量實(shí)踐來看，采用綜采工藝技術(shù)不僅能夠提高材料利用率，還可以減少人工工作量，但要注意這種技術(shù)投入成本較高，所以相關(guān)單位在引入前要考慮自身經(jīng)濟(jì)狀況。另外，在采用綜采工藝技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)，還應(yīng)掌握工作面地質(zhì)條件和構(gòu)造，如果煤層傾角過大，則要注意支護(hù)問題，避免其側(cè)滑。雖然綜采工藝技術(shù)各個(gè)焊接都離不開機(jī)械設(shè)備的支撐，但并未實(shí)現(xiàn)全面機(jī)械化目標(biāo)，所以，在實(shí)際應(yīng)用方面依然存在一些限制，要想突破這些限制，就要從技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，因此，煤礦企業(yè)要不斷提高自身先進(jìn)意識(shí)，積極引入各種新技術(shù)，盡可能在最短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化目標(biāo)。上文多次提到，煤炭開采是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性較高的工作，由于環(huán)境復(fù)雜，所以會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行造成各種隱患，這就需要企業(yè)結(jié)合煤礦開采作業(yè)要求和現(xiàn)場(chǎng)條件，合理選擇設(shè)備型號(hào)，并提前設(shè)置好設(shè)備參數(shù)，同時(shí)，對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行系統(tǒng)化培訓(xùn)，確保其嚴(yán)格按照流程和規(guī)范組裝、操作設(shè)備，避免煤礦開采過程出現(xiàn)設(shè)備滑動(dòng)現(xiàn)象，這也是保證施工現(xiàn)場(chǎng)安全的關(guān)鍵舉措。

（2）炮采工藝技術(shù)。炮掘技術(shù)是指煤礦開采過程中，通過爆破方式完成開采作業(yè)，在此過程中需要應(yīng)用人工裝矸、錨噴支護(hù)等多種技術(shù)，保證巷道安全、穩(wěn)定。該技術(shù)操作步驟較多，包括爆破、裝矸、運(yùn)矸等環(huán)節(jié)，結(jié)合應(yīng)用效果來看，能夠有效提高作業(yè)效率，并且對(duì)裝備的需求相對(duì)較低。由于該技術(shù)在我國(guó)研究和實(shí)踐中已經(jīng)經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間，所以技術(shù)規(guī)范和要求也相對(duì)健全。在具體實(shí)施過程中，需要技術(shù)人員采用鑿裝機(jī)進(jìn)行鉆研，使用耙裝機(jī)進(jìn)行裝矸。在巷道支護(hù)過程中，大多選擇錨噴支護(hù)方式，這也使得這種工藝技術(shù)的適用范圍進(jìn)一步拓寬，能夠靈活運(yùn)用到各種環(huán)境中，并且布置便捷、成本較低、支護(hù)方式簡(jiǎn)單。但不可否認(rèn)的是，炮掘工藝技術(shù)在具體操作中也存在一定弊端，就是頂板管理難度較大、安全系數(shù)不足，容易引發(fā)安全事故。這也說明這種技術(shù)并沒有完全規(guī)避安全隱患的作用，而且在操作中，涉及大量人工作業(yè)內(nèi)容，與機(jī)械化技術(shù)相比，作業(yè)效率相對(duì)較低。另外，在炮掘工藝技術(shù)具體應(yīng)用過程中，還要注意以下問題：第一，在爆破過程中，要適當(dāng)增加炮眼的數(shù)量，以此縮短爆破時(shí)間。第二，在爆破完成后，需要維持巖壁的平直效果，避免破壞支護(hù)結(jié)構(gòu)和頂板。第三，為了盡可能降低作業(yè)人員工作強(qiáng)度，需要在裝矸和運(yùn)矸過程中使用機(jī)械化設(shè)備。并且在掘進(jìn)過程中要保證支護(hù)緊跟迎頭，封堵炮眼時(shí)使用水炮泥材料，如此才能夠避免打筒現(xiàn)象出現(xiàn)。

（3）普采工藝技術(shù)。普采工藝技術(shù)和人工開采技術(shù)存在諸多相似之處，都是將人工操作作為主要方式，個(gè)別環(huán)節(jié)引入機(jī)械設(shè)備，適合應(yīng)用到規(guī)模較小的煤礦開采作業(yè)中。其優(yōu)勢(shì)在于流程規(guī)范、操作簡(jiǎn)便、成本較低，并且對(duì)礦區(qū)地質(zhì)條件要求不高，能夠?yàn)槊旱V企業(yè)節(jié)約大量資金，而且開采出的煤炭資源質(zhì)量較好。缺陷則在于工作效率較低，與機(jī)械化作業(yè)方式相差甚遠(yuǎn)。一旦現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生安全事故，會(huì)對(duì)技術(shù)人員造成嚴(yán)重的生命安全隱患，這也使得這種開采技術(shù)應(yīng)用率逐漸降低。

3.2 煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)分析

（1）混凝土支護(hù)技術(shù)。在煤礦開采過程中，不可避免遇到巖體分裂情況，如果處理不當(dāng)，則會(huì)增加安全隱患，甚至引發(fā)安全事故，而采用混凝土支護(hù)技術(shù)，能夠起到顯著的加固作用。也就是將混凝土噴射到分裂的巖體中，使巖體形成一體。結(jié)合大量實(shí)踐來看，技術(shù)人員在噴射混凝土?xí)r，大多位于巖體和隧道壁位置，通過增強(qiáng)巷道圍堰的穩(wěn)定性，降低巖層脫落等問題，從根源上規(guī)避安全事故發(fā)生率。近年來，國(guó)內(nèi)外越來越多專家和學(xué)者投入到混凝土支護(hù)技術(shù)研究中，并收獲了優(yōu)異成果，尤其在減塵降彈方面十分顯著，具體來說：第一，采用潮式混凝土支護(hù)技術(shù)，能夠在很大程度上發(fā)揮降塵效果，但是需要注意，這種技術(shù)無法從源頭規(guī)避粉塵和回彈問題。第二，采用捕塵裝備，可以有效降低煤礦支護(hù)作業(yè)造成的污染問題，其除塵效果顯著，但對(duì)使用場(chǎng)合要求較高，適合減少大顆粒粉塵，并且設(shè)備體積較為龐大，不易移動(dòng)。由于我國(guó)在煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)研究方面起步較晚，所以無論在理論分析還是實(shí)踐操作方面，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，需要相關(guān)研究人員積極借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)改革經(jīng)驗(yàn)，對(duì)混凝土支護(hù)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善，盡可能拓展其應(yīng)用范圍，提高其使用效率，充分發(fā)揮該技術(shù)的作用和優(yōu)勢(shì)。

（2）錨桿支護(hù)技術(shù)。錨桿支護(hù)技術(shù)就是通過錨桿對(duì)巷道邊坡的力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行合理調(diào)整，技術(shù)人員需要合理設(shè)置錨桿位置。結(jié)合應(yīng)用效果來看，這種支護(hù)技術(shù)能夠有效抑制巖土變形問題，提高隧道穩(wěn)定性，并且錨桿能夠?qū)⒎醋饔昧κ┘拥綆r土上，有利于增強(qiáng)沿途強(qiáng)度。在煤礦開采過程中，如果遇到巖土松動(dòng)情況，可以優(yōu)先選擇錨桿支護(hù)技術(shù)，通過加固巖層，全面提高巖石穩(wěn)定性。通常，在煤礦開采作業(yè)前，企業(yè)就要委派專業(yè)人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行嚴(yán)格考察，明確沿途分布情況，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，選擇行之有效的支護(hù)方式，針對(duì)性做好加固工作，如此不僅能夠保證施工現(xiàn)場(chǎng)安全性，又能夠?yàn)楹罄m(xù)施工任務(wù)奠定基礎(chǔ)，有利于提高煤礦開采質(zhì)量和效率。

（3）鋼筋網(wǎng)支護(hù)技術(shù)。除了以上提到的混凝土支護(hù)和錨桿支護(hù)技術(shù)外，在煤礦開采作業(yè)中，還時(shí)常應(yīng)用到鋼筋網(wǎng)支護(hù)技術(shù)。眾所周知，煤礦開采環(huán)境復(fù)雜多樣，并且不同環(huán)境的地形結(jié)構(gòu)、地質(zhì)條件、土壤情況也不盡相同。

對(duì)于土壤、地質(zhì)以及環(huán)境較好的區(qū)域，施工也相對(duì)便捷，但不可否認(rèn)的是，也存在大量巖體脆弱、巖土松動(dòng)等情況的出現(xiàn)，稍有不慎就會(huì)引發(fā)塌方事故。所以，煤礦企業(yè)如果遇到巖體分散，容易掉落到礦井中的施工區(qū)域，就要優(yōu)先選擇鋼筋網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，為了充分發(fā)揮該技術(shù)的作用和功能，需要現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員合理布設(shè)鋼筋網(wǎng)，在保證密度合理的同時(shí)，提升鋼筋網(wǎng)質(zhì)量。這樣在實(shí)際施工中，能夠通過鋼筋網(wǎng)阻攔散落下來的演示，避免巖石進(jìn)入礦井，為施工人員和設(shè)施設(shè)備造成不必要損害，從而提高作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的安全性，避免巷道巖石出現(xiàn)塌方現(xiàn)象。

（4）鋼支撐支護(hù)技術(shù)。為了全面增強(qiáng)巷道巖石的穩(wěn)固性和安全性，避免在開采過程中受外界環(huán)境或振動(dòng)影響產(chǎn)生變形、塌方等問題，需要開采企業(yè)積極引入鋼支撐工藝技術(shù)。需要注意的是，技術(shù)人員必須結(jié)合煤礦開采環(huán)境和施工條件，合理選擇鋼支撐結(jié)構(gòu)。較為常見的鋼支撐結(jié)構(gòu)有工字鋼架和格柵鋼架兩種。在選擇合理支撐結(jié)構(gòu)的同時(shí)，需要準(zhǔn)確計(jì)算出間距，并在巷道開挖完成后及時(shí)安裝鋼支撐結(jié)構(gòu)，以此來提高巷道的安全性和牢固性。與其他支護(hù)方式相比，鋼支撐主要基于巖土結(jié)構(gòu)本體提自身的穩(wěn)定性，其他方式則通過黏結(jié)材料加固，但主要目的相同，都是以提升巖土強(qiáng)度為主。可以看出，鋼支撐能夠在一定程度上減少材料的使用，可以節(jié)約支護(hù)成本，并且支護(hù)效果較好。除此之外，鋼支撐還可以和噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)等方式混合使用，最大程度上避免出現(xiàn)坍塌的情況。

4 結(jié)語

綜上所述，煤炭資源作為我們生活中最重要的能源物質(zhì)，其供應(yīng)量會(huì)直接影響社會(huì)發(fā)展的各個(gè)方面，尤其新時(shí)期，發(fā)電行業(yè)、供暖行業(yè)對(duì)煤炭資源的需求不斷提高，保證煤炭的持續(xù)供應(yīng)是提高人們生活質(zhì)量、保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的重要條件。這就需要煤礦企業(yè)積極引入各種新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備，并探索如何在運(yùn)用新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝的同時(shí)，保證操作安全。因此，今后在進(jìn)行煤炭開采時(shí)企業(yè)要聯(lián)合科研機(jī)構(gòu)加快相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)工作，將煤炭開采技術(shù)與煤礦支護(hù)技術(shù)科學(xué)地結(jié)合起來，為煤礦的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航，盡可能從源頭規(guī)避安全隱患，從而為煤炭行業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。