摘要：煤矿巷道掘进和支护施工是煤矿开采过程中的关键环节，其施工作业环境往往比较恶劣，若掘进施工速度过快，支护设置不合理，很容易造成巷道坍塌，发生严重的安全事故，因此应高度重视煤矿巷道掘进施工，采取科学高效的支护技术，优化掘进施工工艺，加强掘进和支护控制管理，确保煤矿巷道的安全、顺利开采。本文分析了 煤矿巷道掘进施工和护存在的问题，阐述了 煤矿巷道掘进施工和支护技术应用，以供参考。
关键词：煤矿巷道；掘进施工；支护技术
煤矿巷道掘进施工和支护是一项非常专业、复杂的系统工作，需要多个采矿工人的密切配合，为了提高将煤矿巷道掘进施工的安全性和可靠性，必须结合当地的地质构造和地形地貌，严格控制掘进位置和速度，使用合适的掘进设备，全面分析顶板支护形式，针对掘进施工和支护过程中存在的问题，有针对地采取有效整改措施，配合先进的地质勘探技术，实现煤矿巷道的安全、有效支护。
一、存在的问题
（一）施工工艺不合理
传统的煤矿巷道掘进施工主要采用钻爆法，通过锚喷支护实现煤矿巷道顶板支护，掘进速度较慢，施工质量水平低。在使用钻爆法进行掘进施工时，一些施工人员的药量装不合理或者炮眼控制不当，直接影响了锚网喷支护效果。同时，在一些巷道密集的煤矿区域，若施工操作不当，会破坏岩体地应力，导致两个掘进面相互叠加，顶板支护难度比较大。
（二）地质构造复杂
煤矿巷道掘进施工和支护过程中很容易受到周围地形地貌、褶曲构造、煤岩硬度、节理发育、煤矿层理等因素的影响，在地质条件和基础条件好的煤矿底端，可以适当加快煤矿巷道的掘进施工速度。地质构造变化对于煤矿巷道掘进施工质量有着重要影响，特别是在煤矿巷道褶曲断层地形结构区域，煤岩层厚度变化比较明显，掘进施工和支护稳定性较差，经常导致煤矿巷道出现坍塌、垮落等问题。
（三）安全防护不足
煤矿巷道围岩结构复杂、稳定性和可靠性较差，掘进施工和支护难度较大，并且掘进施工过程中巷道发生位移或者变形，会损坏煤矿巷道，特别是对于煤矿巷道岩层松软区域，巷道掘进安全防护不足，经常出 现多次返修后还不能满足掘进施工和支护要求。同时，掘进施工时，围岩岩体遇水以后对煤矿巷道形成较大挤压力，受到膨胀力的影响易出现变形，损坏巷道支护结构，并且巷道掘进施工过程中，往往受到地质构造、水文条件的影响，顶板位置经常掉落煤块，再加上煤矿岩层层理和节理的发育，会形成片帮煤，导致顶板张开，裂缝不断增多，易发生严重的冒顶事故，严重威胁采矿工人生命安全。
二、煤矿巷道掘进施工及支护技术的有效性应用
本文以山西省霍州煤电集团李雅庄煤矿为例，霍州煤电集团是晋南最大的煤炭企业，主要生产矿区位于国家大型煤炭基地 - 晋中基地，煤矿按矿区分布于霍州（生产矿区）、离柳（生产基建矿区）、岚县（基建矿区）、霍东（准备矿区）和乡 宁（后备矿区）五矿区。按生产管理区分布于霍州区、洪洞区、吕梁区、晋北区、乡宁河津区和安泽区 6 个区域，将所属矿区含煤地层主要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，煤系基底为奥陶系。各矿区开采煤层以焦煤、肥煤、瘦煤和 1/3 焦煤为主，是国家重要炼焦煤基地，截止 2010 年底，集团在 5 个矿区已拥有和正在办理矿权总面积 1967.78km 2，资源量 172.79 亿 t。其中，已拥有矿权面积 727.11km 2，保有资源量 54.29 亿 t；正在办理矿权面积 1240.67km 2，资源量 118.5 亿 t。
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（一）掘进施工技术
煤矿巷道掘进施工必须坚持安全第一的原则，结合煤矿岩层的地质构造特征，选择合适的掏槽技术，由于煤炭质地比较软，当前山西省霍州煤电集团李雅庄煤矿主要采用单相掏槽方式，对于炮眼较深的岩层断面，应采用复合式掏槽方式。同时，若煤矿巷道掘进过程中出现软媒夹层，相关施工人员应注意合理布置掏槽，控制在 60° ~90° 的倾斜角度范围内，若炮眼断面比较小，结合煤矿巷道的实际情况，可以不设置辅助眼。同时，煤矿巷道掘进施工过程煤矿现代化 2016 年第 3 期 总第 132 期26 中，主要采用掘进机，其运行安全、效率较高，在装煤和破煤施工作业过程中应用广泛，当前，山西省霍州煤电集团李雅庄煤矿利用运煤机械设备和掘进机，形成了流水化的掘进施工流程，极大地提高了煤矿巷道掘进施工速度和煤矿生产效率。另外，山西省霍州煤电集团李雅庄煤矿还引进了采煤机，其通过横轴切割方式，可以一次性地连续进行采煤，扩宽煤矿巷道的宽度。当前，连续采煤机应用非常广泛，其结合了煤矿回采和掘进工序，施工应用优势非常明显，并且其采煤效率较高，资金投入比较少，可有效节省掘进施工成本和时间，快速提高煤矿生产效率。
（二）支护技术
煤矿巷道掘进施工过程中，应结合山西省霍州煤电集团李雅庄煤矿周围的实际情况，制定科学合理的顶板支护方案，并且提出掘进配套方案和具体有效的支护方案，提前对煤矿巷道支护尺寸、材料类型、数量等进行计划，明确支护操作要求。
第一，预留煤柱。预留煤柱是一种非常重要的巷道支护形式，巷道下区段处于回风区域上区段处于运输区域，在巷道下区段和上区段都要预留煤柱，减少回风平巷区域的支撑压力，这种预留煤柱支护形式操作控制比较简单，便于巷道的通风和排水，但是其支护耗费往往比较大，若巷道底部受到煤柱支撑压力挤压，会影响巷道的安全性和稳定性，并且在临近巷道煤层区域，为了保障掘进施工安全，应尽量消除煤层冲击隐患，合理控制预留煤柱的宽度，加强煤柱设置管理。第二，可缩性支架。在巷道中设置可缩性支架，其承载负荷能力主要包括极限承载负荷能力和实际承载负荷能力，在可缩性支架收缩过程中，能够快速反映出这种承载能力，并且可缩性支架和连接件工况往往受到巷道实际负荷承载能力影响。可缩性支架在巷道刚性支撑过程中，极限承载力往往表现为可缩性支架最大承载能力。通常情况下，巷道的实际承载能力小于极限承载能力，而为了尽量缩小二者之间的差距，应使可缩性支架市场处于最佳的支护状态。第三，矿用支护型钢。山西省霍州煤电集团李雅庄煤矿主要采用 U 型钢和工字钢进行支护，并且这种支护型钢适合应用在圆形巷道、半圆拱形巷道、椭圆形巷道断面中。在实际应用中，矿用支护型钢的抗拉、抗压和抗剪性较高，由于煤矿巷道施工环境比较恶劣，这对于支护型刚的应用要求比较高。同时，煤矿巷道支架承担着大部分的横向荷载和纵向推动力，并且抗弯截面模量会直接影响支护型刚断面结构，结合煤矿巷道支架的实际承载负荷能力，合理控制抗弯截面模量，根据煤矿巷道接触面面积和滑移平稳度，选择合适几何形状的支护型刚，确保其处于最佳的受力状态。
结语
煤炭作为一种重要的不可再生资源，被广泛的应用在机械、化学、冶金、能源等行业。煤矿巷道掘进施工和支护是煤矿开采过程中的关键环节，但是受到技术、设备、环境等多种因素的影响还存在一些问题，因此应加强煤矿巷道掘进施工和支护管理，结合不同煤矿企业的实际情况，采取科学有效的措施和方法，不断提高掘进施工质量和施工效率，确保掘进施工过程中的安全支护。
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论文作者:王安林
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/6
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