巷道掘进和支护技术的应用

巷道掘进和支护技术的应用

崔传合 徐波 莎车县长胜煤矿股份有限责任公司

新疆喀什地区 844700

摘 要：随着现代化生产技术的不断进步，巷道掘进和支护技术得到了广泛应用。本文首先简述了某地巷道掘进和支护技术的影响因素，接着探讨了煤矿煤层巷道掘进支护技术工艺措施。最后，本文通过案例分析，进一步阐明巷道掘进和支护技术的应用特征。通过本文的研究，可以更好地掌握巷道掘进和支护技术的应用，提高工作效率和生产质量。

关键词：巷道掘进；支护技术；工艺措施

前言

巷道掘进和支护技术是现代矿业生产中不可缺少的一部分，对于保障生产工作和人员安全起到至关重要的作用。本文以巷道掘进和支护技术为研究对象，结合案例分析，对巷道掘进和支护技术进行探讨，探索其影响因素和技术工艺措施，为相关部门提供参考和借鉴。

1.影响巷道掘进支护技术应用效果的因素

1.1煤层地质条件

煤层地质条件是指煤矿区域内包括煤层产状、厚度、倾角、走向、构造及煤层内存在的岩性、裂缝、水文地质等方面的地质情况（如图1-1所示）。煤层地质条件对煤矿开采具有重要影响，直接关系到煤矿的采煤方法、巷道掘进方式、支护工艺等。不同地质条件下，需要采取不同的采煤和支护技术，比如在薄煤层或倾斜煤层中，可能需要采用顶煤落地、短壁工作面等技术；而在厚煤层或稳定煤层中，可以采用长壁工作面等技术。因此，对煤层地质条件进行详细、准确的调查和分析，是保证煤矿开采安全高效的基础[1]。

图1-1 煤层三维模拟图

1.2巷道尺寸和形状

巷道的尺寸和形状是指巷道在平面和立面上的大小和形状。巷道尺寸和形状的选择直接影响巷道的通风、煤矿设备和人员的通行、排水和支护等方面。巷道的尺寸和形状需要根据矿井的具体情况和开采要求进行合理设计，以确保巷道能够满足开采需求和工作安全要求。比如，在矿井的主要巷道中，通常选择较大的尺寸和矩形的形状，以容纳大型设备和方便人员通行；而在分支巷道或储煤巷道中，尺寸可以适当减小，并且形状可以选择圆形或椭圆形，以节约成本和提高支护效果。

1.3巷道倾角和走向

巷道的倾角和走向是指巷道在垂直方向和水平方向上的倾斜程度和走向方向。巷道倾角和走向的选择直接影响巷道的掘进难度、通风、排水、支护和工作安全等方面。巷道的倾角越大，掘进难度越大，对巷道的支护和通风排水要求也越高。在实际的矿井开采中，根据煤层的倾斜情况和地质构造，选择合适的巷道倾角和走向，采用相应的掘进和支护技术，以确保巷道的安全稳定和高效开采。

1.4支护材料和工艺

支护材料可以分为金属材料、矸石材料、塑料材料和复合材料等，不同的支护材料有不同的适用范围和支护效果。支护工艺包括采煤、掘进、锚网、预制片、喷锚等技术，不同的支护工艺适用于不同的地质条件和支护要求。煤矿的支护工作需要综合考虑煤层地质、巷道尺寸、采煤工艺等因素，同时，要注意支护质量和施工安全，采取科学合理的施工方案和措施，确保支护工程质量达到设计要求和标准[2]。

2.煤矿煤层巷道掘进支护技术工艺措施

2.1掘进技术

（1）隧道掘进技术：使用TBM（隧道掘进机）或冲击钻机等设备进行巷道的机械化掘进。这种技术适用于较硬的煤层和较长的巷道，能够提高巷道的掘进速度和质量。（2）预掘爆破技术：预先在巷道工作面进行爆破，以减少巷道掘进时的阻力和振动。通过合理调控爆破参数和使用合适的爆破器材，能够提高巷道的掘进效率和质量。（3）液压冲孔技术：使用液压冲孔机对巷道进行冲孔作业，以提高巷道掘进的速度和效率。液压冲孔技术具有高效、精确和灵活等优点，适用于各种煤层条件和巷道尺寸。

2.2支护材料

支护材料是指用于煤矿煤层巷道支护的各种材料，其选择与使用对于巷道的安全和稳定性至关重要（如表2-1所示）。其中，使用钢筋或钢绞线制成的锚索，通过固定在巷道周围岩壁上，以增强巷道的强度和稳定性；使用钢质材料制成的支撑结构，能够承受巷道岩体的压力，提高巷道的承载能力和稳定性；使用木材制成的支撑结构，可以通过调整和固定木方的位置和角度，以适应不同形状和尺寸的巷道，提供临时支撑和补强；将煤矿运输产生的矸石填充到巷道支护空隙，通过固定和垫实矸石，以增加巷道的强度和稳定性；使用喷射设备将喷锚材料喷射到巷道表面，形成一层坚固的喷锚体，以增加巷道的支护效果和防止岩体的破碎。

表2-1 某地支护材料用量统计表（部分）

2.3支护工艺

常见的支护工艺有以下几种：（1）喷锚工艺：通过喷射喷锚材料，将其均匀覆盖在巷道壁面上，形成一层坚固的喷锚体，增强巷道的强度和稳定性。（2）锚网工艺：在巷道壁面上固定锚网，形成一道网状结构，使岩层与锚网相互作用，提高巷道的抗拉能力和稳定性。（3）钢架支护工艺：在巷道内部设置钢架，通过钢架的刚性支撑作用，增强巷道的整体强度和稳定性。（4）人字架工艺：在巷道顶部设置人字架，通过人字架的刚性支撑和梁柱结构，增强巷道的承载能力和稳定性。

2.4通风排水

通风排水的主要目的是通过供风和排风，维持矿井内部的空气流动，保持适宜的气候条件和气体浓度，减少煤尘、有害气体及瓦斯的积聚，防止矿井的突水和火灾等事故发生。通风系统包括主要风机、辅助风机、风门、风管等设备，通过合理的布置和调控实现对矿井空气流动的控制。排水系统则包括水泵、排水管道、沉淀池等设备，通过排除矿井内的积水，保持巷道和工作面的干燥[3]。

3.煤矿煤层案例分析

3.1某煤矿问题

在某煤矿的开采过程中，煤层存在严重的地质构造问题，表现为煤层倾角大、断层发育、空隙和裂缝较多等情况。这些地质构造问题导致煤矿开采过程中的一系列安全隐患和技术困难。首先，煤层倾角大使得开采难度增加，需要采用更加复杂的开采工艺和设备，增加了开采成本。同时，高倾角煤层容易造成巷道坍塌和顶板失稳，增加了工人的人身安全风险。其次，断层的存在使得煤层易于发生破碎和滑动，导致煤层变形和顶板失稳。断层也会破坏煤层的完整性，降低煤的质量和开采效益。此外，空隙和裂缝的存在会导致煤层中的瓦斯、煤尘和有害气体积聚，增加了矿井火灾和煤层瓦斯爆炸的风险。

3.2问题解决方法

该煤矿加强了地质勘察和评估工作，通过详细的地质勘探和测量，全面了解煤层倾角、断层带、空隙和裂缝等地质特征。其次，针对煤层倾角大、断层带发育等情况，采用适合的开采工艺来降低安全风险和提高开采效益。例如，对于倾角大的煤层，采用斜井开采和适度的切顶开采方法，减少了煤层顶板失稳的风险。并且，采用高强度的锚杆和立体支架等支护设备来加固巷道和工作面，确保巷道的稳定性和安全性。此外，根据不同地质构造情况，也采用喷锚和锚网等措施来增强巷道的强度。还积极引进先进技术，比如利用先进的采煤机和控制系统，精确控制采煤参数，减少对煤层的破坏；利用无人机进行煤层巡查和监测，提高工作效率和减少人员风险。

结语

综上所述，巷道掘进和支护技术在现代煤矿生产中起着至关重要的作用。本文通过对某地巷道掘进和支护技术的研究和分析，探讨了影响巷道掘进支护技术应用效果的因素，并提出了煤矿煤层巷道掘进支护技术的工艺措施。通过上述措施，进一步提高巷道掘进和支护技术的应用效果，保证生产工作的安全和顺利进行。

参考文献

[1]李志光.浅析煤矿采矿工程中巷道掘进支护技术的应用[J].能源与节能,2023(08):139-141.

[2]陈东.煤矿煤层巷道掘进支护技术工艺的探讨[J].能源与节能,2023(08):133-135.

[3]穆成.回采巷道掘进过断层围岩支护技术研究[J].机械管理开发,2023,38(09):242-244.