煤矿采煤掘进中高强支护技术的应用

郭富  张晗

摘要：我国是一个人口大国，对能源需求量不断增加。现阶段，在煤矿巷道掘进过程中，采用合适的支护技术维持巷道的稳定性十分重要。在一些特殊情况下，传统的支护技术难以满足巷道变形控制的需要。为此，需要采用高强支护技术。首先，分析了高强支护技术的类型，主要有可缩性支架支护技术、注浆支护技术、锚杆锚索联合支护技术和混凝土墙支护技术；其次，分析了高强支护技术在巷道掘进中的应用情况，主要包括防止巷道冲击地压、控制软岩巷道大变形和维持动压条件下巷道的稳定性。此次理论研究可以为高强支护技术的实际应用提供一定的参考。

关键词：煤矿开采；高强支护技术；巷道掘进

引言

煤炭资源是我国能源发展的重要组成部分，但是煤炭采掘中存在着一系列的安全风险。特别是在采煤掘进过程中，因为地质条件的复杂性和煤层厚度的变化等因素的影响，通常需要进行高强度支护。对于煤炭企业来说，如何保证采煤掘进过程中的安全生产，提高采煤效率是需要解决的难题。因此，通过研究高强支护技术在采煤掘进过程中的应用，为煤炭企业提供可行性建议，实现采煤掘进过程的安全、高效。

1基本概念

高强支护技术就是在需要的区域借助各种材料，在复杂的地下工作区域建立高强支护结构，例如常见的煤炭采矿区，通过这种方式为地下作业的人员提供一个安全的作业环节，将地下作业周边能够出现坍塌和变形的位置进行固定，从而保障整个地下作业空间的稳定和安全。但是高强支护技术在实施的过程中，需要在开挖之前对需要施工的区域进行细致的考察，根据工作的具体情况以及周边的地形情况制定科学的高强支护技术方案，并对高强支护技术实施过程中需要的设备进行检测，以保障一定的承压强度，达到支护效果。

常见的高强支护技术有光爆锚喷高强支护技术、单体液压柱支护技术、喷射混凝土支护技术以及联合支护技术等。树脂锚杆是目前常见且重要的高强支护技术的应用材料，通过加强对树脂锚杆高强支护技术的研究，增强煤炭掘进作业的工作效率。在煤炭采煤掘进中，高强支护技术能够保障煤炭开采的经济效益，煤炭开采工作环节较多，工作复杂，在进行开采的过程中如何在安全和经济两方面做好平衡就成为重点。

可以通过高强度支护方式保障煤炭开采巷道的稳固，巷道的稳固能够让作业人员在采煤的过程中安全的作业。如果在煤炭开采过程中出现安全隐患可以及时发现并解决，保障作业人员的人身安全，提高煤炭开采的经济效益。同时，高强支护技术的应用，成本相对较低，整体操作较为高效便捷，煤矿开采作为一项安全隐患较大的工程，在煤矿开采掘进的过程中利用高强支护技术对易坍塌和危险的区域进行安全支护，在高强支护之后的保养也较为简单，这样在保障煤矿掘进的安全情况下降低开采的成本提高煤矿企业的经济效益。

2煤矿采煤掘进中高强支护技术的应用

2.1防止巷道冲击地压

冲击地压是煤矿生产中发生的一种严重的地质灾害。在巷道发生冲击地压时，围岩发生大范围破坏并伴随着大量的能量突然释放。随着进入到深部开采，地应力增加，冲击地压发生的频率大幅度提高。为此，巷道支护不仅要抑制巷道的变形，还要防止巷道冲击地压。传统的支护仅仅靠提高刚度抑制巷道围岩变形，不能吸收巷道变形过程中产生的能量。在巷道采用高强支护技术后，支护体具有一定的吸能特性。也就是说，支护体在变形过程中可以吸收围岩产生的能量，从而防止冲击地压的发生。图1为冲击地压巷道的支护示意图。

图1冲击地压巷道的支护示意图

由图1可以发现，冲击地压巷道支护时采用了锚杆和金属支架进行联合支护，锚杆的吸能效果较差，而金属支架通过变形释放多余的能量，进而避免冲击地压发生。目前，这种高强支护形式已经在许多煤矿得到了应用，并取得了一定的效果。

2.2炮采技术

炮采技术会利用爆破进行辅助开采，最后通过人力对煤炭资源进行搬运。但炮采需要技术人员对开采环境进行详细分析，确认爆破位置点。而对于复杂采矿环境，这需要提前利用刚性材料对矿洞顶部进行支护，以免爆破引发塌陷。与传统矿采技术相比，该技术花费成本较少，对专业大型设备的需求度也相对较低。但近几年，部分学者提出爆破开采会直接破坏矿洞环境，直接为回采工作带来困难。同时，爆破的矿洞对周围环境的影响无法估测，永久性破坏也屡见不鲜。不过，部分地区也开始尝试利用混合支架进行支护，并通过机械运输方式，降低人工资源搬运成本。

2.3单体液压柱支护技术

在煤矿采煤掘进中，单体液压柱支护技术是一种较为常用的支护技术，在使用的过程中需要借助成型的单体液压柱的设备才能完成较好的支护效果。这种高强度支护技术主要是科学设置和运用三角阀，通过液压注液的方式对煤矿掘进的巷道进行支护，这样可以提高巷道的安全性和稳定性。这种单体液压柱的支护方式能够将需要支护的巷道区域进行调整和优化，可以达到最佳的支护效果，从而降低作业人员发生危险的几率，并在需要设置的过程中根据掘进巷道的实际情况进行灵活设置，通过对各个需要支撑的区域进行灵活布置能够简单高效的形成稳固的支护。

单体液压柱支护技术可以将设施和金属铰接顶梁予以协同运用，优化提升单体液压柱的应用效果，使相应支护体系的构建更为稳定可靠。此外，这种高强度支护技术在使用完成之后可以方便续拆，大部分煤矿企业在采煤作业过程中由于施工较为繁杂，在进行施工过后需要对高强支护进行拆解，单体液压柱支护技术便于将零件进行拆解，可以根据实际情况打开三用阀让单体液压柱的压力消失，从而能够在煤矿采煤掘进过程中便于操作，重复利用，降低高强支护技术的成本，保障采煤作业人员的安全。

2.4巷道掘进支护技术

巷道环境在煤炭开采中属于特殊环境，传统开采方式处理难度较大，也很难保证开采过程的安全。该环境中软岩强度属于中下级别，岩体破碎风险较高。而随着开采深度增加，该区域应力变化明显，结构稳定性也会明显减弱。该环境中需要开采人员利用顶板支护技术对岩体进行补强。首先该技术需要操作人员精确掌控施工时间，保证施工时间内掩体处于稳定状态。在巷道位置选择上，操作机械应避开应力复杂区域，能够根据开采反馈优化掘进路线。若围岩稳定度较低，这需要提前通过卸压、让压进行风险分散。

结语

高强支护技术在采煤掘进过程中的应用是为了保障工人的人身安全，提高煤矿生产效率和质量。通过对该技术的研究，可以更好地了解其工作原理和施工方法，从而更加科学地设计和实施煤矿支护工程，提高煤矿支护的质量和效率，减少事故的发生。高强支护技术在采煤掘进中的应用是一项重要的技术手段，对于推动煤矿现代化建设，提升煤炭行业的发展水平具有重要意义。

参考文献

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