煤矿开采过程中支护技术应用

煤矿开采过程中支护技术应用

杨再明

贵州省六盘水市盘州市应急管理局 553507

摘要：针对当前煤炭开采过程中存在的问题，探讨不同部位采取的支护形式，分析了煤矿开采支护技术的施工原则，以期为提高煤矿开采支护技术提供借鉴。

关键词：煤矿开采；支护技术；应用

在煤矿开采过程中，由于岩层及开采位置的不同，煤矿开采企业可以使用充填回风道、底部结构、出矿口眉线等支护技术，并且需要注重锚杆支护，确定煤岩层方位等，以保证煤矿开采安全质量。

1 煤矿开采过程中存在的问题

1. 1. 资源耗费量较大

对于所有煤矿开采企业而言，回采率是衡量企业煤矿开采收益的重要标准，如果已开采和预开采矿量不成正比，就会直接影响煤矿开采企业的经济收益。那么，就目前我国大多数煤矿开采企业的回采率而言，虽然都具有较高的水平，但 是往往会付出较高的开采成本，比如，每开采1t 煤就需要耗费3t左右的开采资源，如果除去开采成本，煤矿开采企业的回采率并不高，相比其他先进国家的回采率较低。因此，煤矿开采中的资源耗费量就是煤矿开采过程中的难题。

1. 2. 环境影响大

由于煤矿开采需要由浅入深地进入地底深层，所以就会对煤矿巷道周边的地表结构产生较大影响，使得有些地面会逐渐产生沉陷问题，如果在沉陷地面上还存在建筑物，这就会直接影响建筑物的安全性^[1]。还有，煤矿开采还会影响地表水的循环系统，这就不利于生态自然环境的可持续发展。并且，在某些特殊情况下，由于人为或客观因素导致施工现场的瓦斯泄漏，会对周边的人畜、植被造成较为严重的影响，不利于绿色开采的要求。

1. 3. 开采安全性较低

在绝大多数情况下，我国现有的煤矿资源都深藏在地层的深处，所以通常情况下都需要煤矿开采企业深至1 000m处采掘煤矿资源，这就会对开采人员造成较大的安全风险。还有，在煤矿开采的过程中，由于较浅地层中的围岩流变性不易控制，所以通常多会使用爆破等手段进行掘进，这就会对周围的围岩结构产生较大影响，从而造成安全隐患。同时，在煤矿巷道施工的过程中，还需煤矿开采企业支出大量的维修成本，合理治理瓦斯的成本。因此，在煤矿开采过程中存在的安全隐患较多，所以企业支出的成本较多。

2 煤矿在开采过程中不同位置的支护技术应用

2.1 充填回风道支护技术

在该类型支护技术中，通常在石质为大理岩的位置使用该支护技术，因为大理岩相比其他岩石，强度较弱，在致密性上较强，所以在稳定性上相对较好，这时候不需要建设任何支护结构。但是，如果大理岩的某处位置发生破裂现象，这 时就可以采用充填回风道支护技术。一方面，对于大理岩破裂的地方需要使用锚网支护，并且将树脂锚杆作为锚网支护结构的核心，同时需要按照施工现场的实际情况和施工标准选择适宜长度、网度的锚杆，以此保证支护需求。另一方面， 在使用的金属网中，同样需要根据实际情况和施工标准采用适宜的网片尺寸、网格尺寸等，以此保证支护需求。

2.2 底部结构支护技术

从煤矿开采的过程来看，当开采到一定深度后，开采人员会遇到石英砂岩和蛇纹石岩等岩层。一方面，当遇到蛇纹石岩层时，首先要确定在煤矿开采巷道的上部，如果蛇纹石岩约20m 深度的下层都为石英砂岩，那么就可以利用喷射混 凝土的方法，对蛇纹石岩的表层进行加固处理，通常喷射的厚度在50~80mm左右，以此保证原岩结构的稳定性。另一方面，由于在煤矿开采的过程中，会在地底挖掘若干深度的沟壑巷道，所以为了节省开采时间，煤矿开采企业通常都会选 择爆破的手段进行挖掘。不过，正是在爆破的过程中，如果煤矿巷道周边的岩层岩石因爆破导致松动，这就很容易在开采过程中出现冒落问题，所以需要煤矿开采企业在爆破结束后，对巷道内的冒落带采用临时锚杆、金属网等支护技术， 使得可以在一定程度上稳定周边岩层的冒落带。还有，如果将爆破技术应用在煤矿巷道的出入口位置，当周边的岩层性质为蛇纹石岩时，可以采用光面爆破技术，既可以加快煤矿挖掘进度，又可以保证爆破后形成的巷道表面较为平整^[2]。那么， 在接下来的挖掘过程中，每隔一周就需要按照“喷浆—锚杆— 金属网”的顺序对巷道内岩层进行支护，使得可以随时保证煤矿巷道围岩的结构稳定性。不过，到了煤矿巷道的出口位置时，如果该位置的围岩为蛇纹石岩，煤矿开采人员可以在 围岩上使用喷浆、锚杆、锚索、金属网组成的混合支护结构，以此保证出口的围岩结构稳定性。

2.3 出矿口眉线支护技术

在煤矿开采的过程中，有时会发生交叉堵塞的问题，尤其是当煤矿巷道的出矿口在该位置时，所以通常情况下都是使用二次爆破的方法解决堵塞问题。但是，爆破同样会给出矿口的围岩结构造成影响，所以为了提升出矿口的围岩结构稳 定性，煤矿开采人员需要在眉线位置采用眉线支护技术。不过，为了可以提升眉线支护技术的支护效率，一方面将预锚杆作为与支护方法的主要构件，另一方面需要在煤矿巷道的顶部位置设置拱形承载结构，然后在此位置进行预支护，这样就为眉线支护技术的展开建立了支护基础。

3 煤矿开采支护技术的施工原则

其一，为了保障支护技术对煤矿巷道围岩结构的有效性，通常都是需要利用锚杆技术实现支护，所以需要注重以下两个方面作用。一方面，通常锚杆是作为煤矿地层和次生层围岩的连接结构，所以当围岩发生劈裂、离层等问题时，可以 使用锚杆支护技术进行加固^[3]。另一方面，锚杆支护还可以对岩层处存在的节理裂隙进行压密，可以增强每个面的抗剪能力，有效控制围岩中的离层、滑动状况，提升煤矿巷道围岩的受压能力。

其二，需要在开采煤矿前确定煤岩层的准确方位，如果在开采过程中发现周边围岩不稳，就必须进行支护。当在煤矿巷道中遇到需要加固的地段时，可以利用喷浆、充填、加固锚杆等方法，对煤巷的加固段进行加固，当在煤矿巷道中遇到正常段时，可以利用锚杆索进行支护，同时需要在正常段的巷道内支起U型棚，再对周边围岩进行喷浆、充填等工艺处理，使得可以提升围岩的稳定。当在煤矿向导中遇到破碎段时，可以先利用简单支护技术进行处理，之后利用加固锚杆技术进行处理，如果某些巷道内的破碎程度较深，那么可以在开掘巷道之前就可以使用超前预注浆技术进行处理，可以先充填破碎段内的围岩裂隙，以有效地阻绝因裂隙深入巷道内的裂隙水，从而达到加固破碎段支护结构的目的。然后，再利用锚杆支护、搭建U型棚、注浆等进行加固处理。

其三，需要注重煤矿巷道断面的拉应力，因为通常煤矿开采的巷道都是折线或曲线型断面，这就可以减少断面周围的拉应力。而在煤矿巷道更深层次的深井中，由于拉应力相比其他位置更大，所以既需要尽量缩小围岩塑性区和断面之间 的开挖半径，又需要保持低效加固区和断面一致，另外，在展开煤矿开采支护技术时，不仅需要注重拉应力，而且需要注重煤矿巷道的用途，以此才能合理确定煤矿巷道断面形状，从而有利于提升煤矿开采的安全性^[4]。

4 结语

综上所述，煤矿开采是风险系数较大的施工工艺，为了保证开采效率和开采安全，就必须对煤矿巷道的围岩展开支护技术，以增强巷道围岩结构的稳定性。不过，要根据不同的施工地段展开相应的支护技术，以满足煤矿巷道的多方面支护需求，从而有效提升煤矿开采的安全质量。

参考文献

1. 杜伟苗. 浅析煤矿采掘过程中的高强支护技术[J]. 内蒙古煤炭经济, 2018, (10): 114+149. [2] 陈广巫. 高强支护技术在煤矿采掘中的应用探析[J]. 科技资讯, 2018, (5): 86+88.

[3] 韩宜磊. 复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用[J]. 工程建设与设计, 2019, (8): 39-40.

[4] 马爱全. 分析复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术的应用[J]. 江西化工, 2020, (1): 241-243.