煤礦巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用分析

張國(guó)輝

摘 要：煤礦巷道是實(shí)現(xiàn)煤礦地下深部開(kāi)采的通道，其安全可靠性對(duì)煤礦的生產(chǎn)有著重要的影響。煤礦巷道的掘進(jìn)和支護(hù)是煤礦開(kāi)采關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。本文介紹了煤礦巷道的一些施工方法，分析了錨桿支護(hù)技術(shù)在巷道支護(hù)的應(yīng)用以及存在的問(wèn)題，可以為煤礦相關(guān)技術(shù)人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：煤礦開(kāi)采;巷道;掘進(jìn);支護(hù)技術(shù)

1 引言

在我國(guó)煤炭資源埋藏較深，大多數(shù)煤礦需要通過(guò)井工開(kāi)采。而巷道是實(shí)現(xiàn)煤礦井工開(kāi)采的重要途徑。因此，如何開(kāi)掘巷道并進(jìn)行合理的有效地支護(hù)是眾多煤礦工程技術(shù)人員關(guān)注的問(wèn)題。巷道的掘進(jìn)是指采用一定的方法對(duì)規(guī)定區(qū)域的巖體或煤巖進(jìn)行破碎，形成一定的工作空間，這個(gè)空間叫做巷道。由于礦山壓力的存在，巷道會(huì)變形發(fā)生破壞，為了保證巷道的穩(wěn)定性，需要采用一定的方法對(duì)巷道進(jìn)行支撐和保護(hù)。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，巷道的掘進(jìn)和支護(hù)是煤礦生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)[1-2]。這個(gè)過(guò)程很容易受到地質(zhì)條件、施工的設(shè)備以及支護(hù)技術(shù)的影響。巷道空間要以周邊煤層與巖體為基礎(chǔ)，通過(guò)支撐保護(hù)巷道空間，從而為煤炭運(yùn)輸與開(kāi)采提供有效條件。為此，本文介紹了煤礦巷道掘進(jìn)施工的方法以及注意事項(xiàng)，并對(duì)巷道的錨桿支護(hù)技術(shù)的影響因素進(jìn)行了分析。

2 煤礦巷道施工及注意事項(xiàng)

對(duì)于煤礦開(kāi)采中巖石巷道，目前多采用鉆眼爆破的方法進(jìn)行施工。而對(duì)于煤層中的巷道，可以通過(guò)多臺(tái)煤電鉆進(jìn)行施工，在施工時(shí)要對(duì)巷道的位置進(jìn)行合理的規(guī)劃。在巖巷施工時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注施工的方案以及施工管理，在進(jìn)行爆破時(shí)應(yīng)該選擇合適的爆破參數(shù)，主要有鉆孔深度、裝藥形式、鉆孔傾斜的角度等等。合理的安排爆破、裝巖以及支護(hù)三個(gè)工序的關(guān)系，有助于實(shí)現(xiàn)巷道的快速掘進(jìn)。在進(jìn)行煤巷施工時(shí)，在進(jìn)行鉆眼時(shí)要充分考慮到煤層的開(kāi)采厚度，然后安排好炮眼之間的間距[3]。工程師應(yīng)該在平面掘進(jìn)施工圖中，對(duì)炮眼的位置及參數(shù)要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，要根據(jù)掘進(jìn)巷道的實(shí)際情況選擇合理的炮眼，在定位過(guò)程中要遵循一定的原則。相比較而言，煤層比巖層要軟，在進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)可以采用單向掏槽方式進(jìn)行掘進(jìn)。在掘進(jìn)過(guò)程中，炮眼的深度要根據(jù)地質(zhì)情況而定，若巷道的斷面較小時(shí)，可以采用的是復(fù)合掏槽式掘進(jìn)。隨著掘進(jìn)的深入，遇到程度較深的炮眼時(shí)，要視具體情況而論。若煤層中存在較軟的夾層時(shí)，施工人員應(yīng)該首先在軟煤層內(nèi)進(jìn)行掏槽作業(yè)，一般情況下需要布置3個(gè)傾斜角度處于 60°～90°之間的掏槽。在遇到巷道斷面較小的情況下，不需要采用炮眼進(jìn)行輔助作業(yè)。鉆眼爆破法已經(jīng)成為煤礦巷道掘進(jìn)的一種重要方法，在煤巷掘進(jìn)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭資源的開(kāi)采，這個(gè)過(guò)程需要將掘出的煤運(yùn)出。裝煤是一件復(fù)雜費(fèi)事的體力勞動(dòng)工作，在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，通常采用ZMZ型裝煤機(jī)（如圖1所示）進(jìn)行輔助作業(yè)。這種類型的裝煤機(jī)是通過(guò)履帶式行走的方式運(yùn)輸煤，在礦山狹窄的環(huán)境內(nèi)靈活，具有高效持續(xù)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，目前在掘進(jìn)工作面得到了廣泛的應(yīng)用。

在煤礦施工過(guò)程中，為了進(jìn)行快速的巷道掘進(jìn)，需要連續(xù)的進(jìn)行破煤、裝煤作業(yè)。這種情況一般需要用到煤礦巷道掘進(jìn)機(jī)，其具有安全高效的掘進(jìn)功能，實(shí)現(xiàn)在掘進(jìn)過(guò)程中的連續(xù)作業(yè)。巷道掘進(jìn)機(jī)通過(guò)配置的運(yùn)輸設(shè)備，形成的高效流水作業(yè)，提高了煤礦巷道的掘進(jìn)速度?？偠灾?，巷道的掘進(jìn)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程項(xiàng)目，在施工前需要做好科學(xué)的規(guī)劃。為了保證巷道的安全，在巷道空間開(kāi)挖出來(lái)后，需要采取有效的方法對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)。目前，錨桿支護(hù)技術(shù)已經(jīng)成為煤礦巷道支護(hù)的主要手段，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，煤礦錨桿支護(hù)的應(yīng)用有助于提高煤礦開(kāi)采的產(chǎn)量。

3 錨桿支護(hù)技術(shù)的影響因素

為了保證錨桿支護(hù)的有效性，需要對(duì)影響錨桿支護(hù)技術(shù)的因素進(jìn)行分析。主要有以下幾個(gè)方面，下面分別進(jìn)行分析。

在巷道進(jìn)行錨桿支護(hù)時(shí)，錨桿支護(hù)直接作用于巷道周圍的巖石[4]。如果巷道周圍的圍巖強(qiáng)度較高，在采用錨桿支護(hù)后巷道的變形可以得到有效的控制，巷道的安全穩(wěn)定性得到了保證。根據(jù)巖石力學(xué)理論，巷道周圍的圍巖應(yīng)力主要是由周圍的巖石承擔(dān)，支護(hù)只起到小部分作用。因此，巷道支護(hù)效果主要取決于圍巖對(duì)地應(yīng)力的承載能力，如果圍巖強(qiáng)度較高，對(duì)地應(yīng)力的作用較大時(shí)，頂板的變形能得到有效控制，從而支護(hù)的效果較好。因此，在采用錨桿進(jìn)行巷道支護(hù)時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注巷道周圍的巖石強(qiáng)度。

錨桿支護(hù)的關(guān)鍵是控制礦山壓力對(duì)煤礦巷道的影響，礦山壓力是巷道發(fā)生變形和破壞的關(guān)鍵性原因。礦山壓力對(duì)煤礦開(kāi)采會(huì)有一定的損害，例如煤層被壓松、人工支撐物擠壓變形或斷裂，甚至出現(xiàn)巖層及地表位移或塌陷事故的發(fā)生。在礦山壓力的作用下，巷道發(fā)生變形或破壞的現(xiàn)象稱之為“礦山壓力顯現(xiàn)”。礦山壓力是煤礦開(kāi)采過(guò)程中發(fā)生事故的一個(gè)重要的誘導(dǎo)因素。為了減輕礦山壓力顯現(xiàn)帶來(lái)的負(fù)面影響，需要采取有效的措施對(duì)工作面進(jìn)行支撐，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行控制改變圍巖應(yīng)力場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采的安全作業(yè)。現(xiàn)代主流回采工作面支撐保護(hù)手段就是控制好頂板巖層，因此，將工作面支撐保護(hù)與采空區(qū)處理統(tǒng)稱為頂板管理的支護(hù)技術(shù)。在巷道進(jìn)行錨桿支護(hù)時(shí)，巷道的斷面對(duì)支護(hù)的效果也會(huì)產(chǎn)生影響。巷道的斷面增加時(shí)，礦山壓力的顯現(xiàn)更加劇烈，所需的支護(hù)剛度更大。巷道掘進(jìn)施工過(guò)程形成不同的斷面形狀會(huì)產(chǎn)生不同的應(yīng)力分布，因此要對(duì)斷面的形狀進(jìn)行合理控制，使其對(duì)應(yīng)力分散起到較好的作用。

4 錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

錨桿支護(hù)可以對(duì)破碎的圍巖進(jìn)行加強(qiáng)，有效的控制圍巖上出現(xiàn)的裂紋以及破碎帶。在采用錨桿支護(hù)后，支護(hù)區(qū)的圍巖的完整性得到了保證，提高了煤礦巷道的穩(wěn)定性。錨桿支護(hù)可以使巷道圍巖周圍的應(yīng)力向圍巖深部轉(zhuǎn)移，分散了巷道周圍的應(yīng)力。在面對(duì)軟巖回采巷道時(shí)，應(yīng)該采用多種方式聯(lián)合進(jìn)行支護(hù)。首先采用支護(hù)網(wǎng)對(duì)巷道圍巖整體進(jìn)行強(qiáng)化，對(duì)薄弱的部分要采用組合梁連接錨桿進(jìn)行支護(hù)，這樣可以提高巷道圍巖的整體剛度，實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道周圍破碎區(qū)的有效控制。其次，要進(jìn)行二次支護(hù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道的加強(qiáng)支護(hù)，使支護(hù)的效果達(dá)到最佳?？梢圆捎靡欢ǖ娜嵝灾ёo(hù)，這樣可以保證在圍巖發(fā)生破裂時(shí)，能快速的釋放圍巖破裂產(chǎn)生的能量，降低發(fā)生危險(xiǎn)的可能性。

為了更好的發(fā)揮錨桿支護(hù)的作用，在進(jìn)行巷道支護(hù)時(shí)要對(duì)使用的錨桿配件的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)。對(duì)于圍巖應(yīng)力較大的情況，可以將普通的錨桿螺母換成專業(yè)的錨桿螺母，這樣可以實(shí)現(xiàn)錨桿整體支護(hù)效果的最大化。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，為了避免錨桿的托板由于受力過(guò)大而變形破壞，需要對(duì)錨桿的托板進(jìn)行加厚處理，以提升支護(hù)的有效性。在支護(hù)完成后，應(yīng)該對(duì)錨桿支護(hù)的效果進(jìn)行檢驗(yàn)，這個(gè)過(guò)程可以采用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)錨桿的受力狀況，可以發(fā)現(xiàn)錨桿支護(hù)的問(wèn)題并做出相應(yīng)的改進(jìn)。對(duì)于支護(hù)過(guò)程中出現(xiàn)的錨桿失效現(xiàn)象，要及時(shí)的采取補(bǔ)救措施，以免出現(xiàn)更多的錨桿失效。

5 小結(jié)

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，保證掘進(jìn)巷道的速度有助于保證工作面的高產(chǎn)高效。煤礦巷道的掘進(jìn)速度與多種因素有關(guān)，需要煤礦根據(jù)自身的實(shí)際條件做出相應(yīng)的改進(jìn)。煤礦巷道的安全問(wèn)題也是重要的問(wèn)題，其安全性關(guān)乎著整個(gè)安全生產(chǎn)。因此，必須采取有效的措施對(duì)掘進(jìn)巷道進(jìn)行支護(hù)。本文首先介紹了煤礦巷道的掘進(jìn)方法，然后分析了影響巷道支護(hù)效果的一些因素，最后簡(jiǎn)單分析了錨桿支護(hù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題?？梢詾槊旱V相關(guān)技術(shù)人員提供一定的參考。

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