煤礦開采技術(shù)與掘錨支護技術(shù)研究

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摘要:煤炭行業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱型產(chǎn)業(yè)之一，煤炭是各領(lǐng)域發(fā)展的重要能源支持。在煤炭開采工作中，合理應(yīng)用先進科學的開采技術(shù)，按照相關(guān)標準和規(guī)范開采煤炭資源，才能有效提升煤礦開采效率。本文就煤礦開采技術(shù)與掘錨支護技術(shù)的要點進行了分析與探討，希望可以為我國煤礦開采技術(shù)與掘錨支護技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展提供積極的建議。

關(guān)鍵詞:煤礦開采;施工技術(shù);掘錨支護技術(shù);應(yīng)用對策

煤炭作為我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要資源，具有污染性較強的特點。人們生態(tài)環(huán)境保護意識與日俱增，相關(guān)部門也逐步加大了對其他能源應(yīng)用的研究力度。但在社會經(jīng)濟發(fā)展的過程中，煤炭資源仍然是生產(chǎn)、生活無法被完全替代的重要資源，為有效降低煤炭資源開采利用對生態(tài)環(huán)境造成的破壞和污染，最大限度地滿足各領(lǐng)域的生產(chǎn)需求，煤礦必須采取有效措施，加大煤炭開采技術(shù)的研究應(yīng)用力度，充分發(fā)揮先進開采技術(shù)的優(yōu)勢，減少煤礦開采安全事故的發(fā)生率，提高煤炭資源開采量，為社會經(jīng)濟的發(fā)展提供充足的煤炭資源。

1我國煤礦開采技術(shù)理論及現(xiàn)狀

1．1技術(shù)理論

1．1．1懸吊理論懸吊技術(shù)可以保證巷道頂部結(jié)構(gòu)巖層的強度，充分發(fā)揮錨索桿的特點，實現(xiàn)提升巷道巖層強度的目的。此外，施工人員在進行懸吊施工時，必須根據(jù)現(xiàn)場實際情況，設(shè)置科學合理的錨支護施工方案，確保錨索施工時頂層巖層的穩(wěn)定性與牢固性，為后續(xù)煤炭開采作業(yè)的安全順利進行打下堅實基礎(chǔ)。

1．1．2組合梁理論施工人員在開采作業(yè)面加裝錨索時，應(yīng)用的頂部支護組合梁技術(shù)實際是將錨索與錨桿結(jié)合在一起，達到提高頂部巖層支護的效果。該支護施工技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠利用巖層之間形成的相互作用力提升巖層穩(wěn)定性。

1．1．3減跨理論減跨理論是在巷道頂板支護施工開始后，施工人員通過安裝支護裝置的方式提高巷道巖層的穩(wěn)定性，嚴格按照錨桿支護施工的要求，確定頂板結(jié)構(gòu)的比例，然后將其合理地劃分為若干個小跨，提高支護的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)巖層脫離等問題。

1．1．4最大水平應(yīng)力理論在煤礦開采過程中，巖層的應(yīng)力分布存在一定的規(guī)律，巖層內(nèi)部剪切力通常會集中在巖層兩側(cè)。所以，巷道巖層難免在內(nèi)部復雜應(yīng)力影響下出現(xiàn)巖層離層、錯位等問題，加大煤礦開采安全事故的發(fā)生率。針對這一問題，技術(shù)人員應(yīng)借助錨桿與錨索加固巖層結(jié)構(gòu)，徹底消除巖層結(jié)構(gòu)變化問題，提高巖層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，為煤礦開采的安全順利進行奠定良好基礎(chǔ)。該技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，要將錨索與錨桿合理組合，提升巖層的整體抗剪力強度，使架構(gòu)強度可以滿足要求，達到增強巖層結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的目的。為有效提升掘錨支護技術(shù)的應(yīng)用效果，技術(shù)人員在開展煤礦巷道巖層支護施工時，必須明確煤礦巷道巖層的厚度與結(jié)構(gòu)特性，設(shè)計科學合理的支護施工方案，然后在煤礦開采過程中對巖層進行動態(tài)監(jiān)測，結(jié)合巖層厚度、應(yīng)力條件變化特點及時調(diào)整和優(yōu)化支護施工方案，提高支護施工的效果，避免因支護裝置安裝不合理或巖層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破損等問題，影響煤礦開采的安全進行［1］。

1．2現(xiàn)狀我國作為一個煤炭資源豐富的國家，大多數(shù)地區(qū)擁有相對集中、儲量較高的煤炭資源，為國民經(jīng)濟的快速穩(wěn)定發(fā)展提供了強有力的支持，但很多地區(qū)在煤礦開采中存在的安全問題較嚴重。部分煤礦過度追求高額利潤，不計后果地開采煤炭資源，同時煤礦開采技術(shù)水平參差不齊，不僅增加了煤礦開采安全事故的發(fā)生率，還造成了大量的煤炭資源浪費，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞和影響，對社會經(jīng)濟的長期可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了極大影響。比如，部分煤礦在開采過程中采用傳統(tǒng)炮采技術(shù)、木支架支護頂板技術(shù)，雖然具有操作簡便、裝備復雜程度低、適用于大多數(shù)煤礦巷道巖層支護的特點，但是煤礦開采是一項勞動量較大的工作，煤礦如果采用此類開采技術(shù)，必須派出大量作業(yè)人員才能保證煤礦開采任務(wù)的順利完成，而煤礦礦井巷道通風環(huán)境較差，如果礦井出現(xiàn)坍塌或者瓦斯爆炸等危險事件，會造成嚴重的事故和人員傷亡。另外，很多煤礦礦井會在開采過程中使用傳統(tǒng)木支架支護形式，普遍存在耐腐蝕性較差、強度不足的情況，長期使用很容易因為發(fā)生結(jié)構(gòu)變形問題，引發(fā)煤礦開采安全事故。所以，為保證煤礦開采能夠安全順利進行，降低煤礦開采安全事故的發(fā)生率，煤礦應(yīng)在開采過程中加大對煤礦開采作業(yè)資金的投入力度，通過投入先進的技術(shù)和設(shè)備，提高煤礦開采的安全性，營造良好的作業(yè)環(huán)境，保證作業(yè)人員的生命財產(chǎn)安全。

2煤礦開采掘錨支護技術(shù)方案

2．1支護設(shè)計原則在錨支護裝置布置和調(diào)整的過程中應(yīng)重視頂板彎曲應(yīng)力，在頂板彎曲應(yīng)力極限前提下采取有效的控制措施，避免因巷道巖體出現(xiàn)結(jié)構(gòu)分離的情況而引發(fā)安全事故。施工人員在布置和調(diào)整掘錨支護裝置時，應(yīng)充分重視巷道跨度、頂板質(zhì)量等數(shù)值計算的準確性，考慮其對支護方案實施效果產(chǎn)生的影響，采取有效措施提高頂板剛度與強度，保證掘錨支護裝置布置的質(zhì)量和煤礦開采的安全性。在進行錨支護裝置布置時，應(yīng)充分重視巷道內(nèi)部各位置的實際情況。巷道周邊巖層內(nèi)部應(yīng)力集中在兩側(cè)，容易導致巖層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。技術(shù)人員應(yīng)在布設(shè)底部掘錨支護裝置時，獲取目標區(qū)域巖層的應(yīng)力數(shù)據(jù)，并結(jié)合礦井巷道中巖層的相關(guān)數(shù)據(jù)，針對性地制訂解決方案，達到有效提升煤礦巷道掘錨支護效果的目的［2］。

2．2煤礦開采技術(shù)要點

2．2．1炮掘技術(shù)炮掘技術(shù)指利用爆破技術(shù)，在進行掘進開采工作的同時，采用人工噴錨技術(shù)保證巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證煤礦開采過程中開采掘進的安全性。炮掘技術(shù)在實際應(yīng)用過程中操作較為簡單，技術(shù)應(yīng)用方便，因而被廣泛地應(yīng)用于煤礦開采作業(yè)中。煤礦開采人員在應(yīng)用該技術(shù)開采煤炭資源時，應(yīng)根據(jù)礦井巷道作業(yè)面的實際情況，利用鑿巖機進行鉆眼，將耙裝機裝矸，保證采掘的安全性與順利性。炮掘技術(shù)作為一項操作簡單、適應(yīng)性較強的煤礦開采掘進技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于煤炭資源開采作業(yè)中，但是該技術(shù)同樣存在管理難度大、事故率高的問題。因此，在煤礦發(fā)展過程中，應(yīng)積極利用先進的開采技術(shù)，保障開采的效率和安全，根據(jù)煤礦巷道開采作業(yè)的實際情況和要求，適當增加炮眼數(shù)量，減少爆破時間，提高煤礦巷道掘錨支護的穩(wěn)定性，確保煤炭資源開采作業(yè)能夠安全有序地進行。

2．2．2綜采技術(shù)綜采技術(shù)作為煤礦開采作業(yè)中廣泛應(yīng)用的開采技術(shù)之一，在煤炭資源開采過程中借助不同類型的機械設(shè)備，有效保障煤礦開采作業(yè)的自動化水平，順利完成開采作業(yè)并保證開采的安全性。科學技術(shù)的迅速發(fā)展及先進技術(shù)和設(shè)備的廣泛應(yīng)用，不僅加快了綜采工藝創(chuàng)新發(fā)展的速度，而且簡化了綜采技術(shù)的流程，提高了煤礦開采作業(yè)的安全性及機械化程度。雖然該技術(shù)有助于提升煤礦開采效率和質(zhì)量，但是需要投入大量的資金，對技術(shù)要求較高，煤礦開采質(zhì)量不高，設(shè)備回撤難度較大。因此，該技術(shù)具有一定的局限性，主要應(yīng)用于開采條件較好的礦井中［3］。

2．2．3水采技術(shù)水采技術(shù)是煤礦開采作業(yè)中常用的水力采煤工藝，該技術(shù)將水壓作為動力完成煤礦開采作業(yè)。在水力采煤作業(yè)過程中，工作人員利用水槍射流開采煤炭資源，與傳統(tǒng)的水力沖壓機類似，都是利用水產(chǎn)生的壓強進行煤炭資源開采工作。該技術(shù)相比炮采技術(shù)而言應(yīng)用程度較高，但是會對水源造成極大的破壞和污染，因此多應(yīng)用于煤層條件較差地區(qū)的煤炭資源。

2．2．4地下深礦開采技術(shù)與傳統(tǒng)煤礦開采作業(yè)相比，地下深礦開采技術(shù)不僅應(yīng)用難度較大，在實際應(yīng)用過程中還經(jīng)常遇到巷道分布、礦井抗壓力、開采作業(yè)環(huán)境通風等因素的影響，進而引發(fā)安全事故。此外，煤層與巖層基礎(chǔ)位置形成的煤矸石必須經(jīng)過特殊處理，然后才能將其應(yīng)用于煤礦開采區(qū)域的填充作業(yè)中，達到節(jié)約開采區(qū)域填充材料的消耗量、降低煤礦開采成本、提高煤礦生產(chǎn)效益的目的［4］。

2．2．5新型開采技術(shù)科學技術(shù)發(fā)展的過程中，很多先進技術(shù)和設(shè)備被投入到煤礦開采過程中，為煤礦開采的安全性、效率提供了支持與保證。刨煤機技術(shù)作為其中最具代表性的新型開采技術(shù)之一，因其自身具有適應(yīng)性較強、結(jié)構(gòu)簡單等特點，而被廣泛應(yīng)用于不同類型煤礦的開采作業(yè)中。

2．3設(shè)備支護

2．3．1掘錨機掘進煤礦常用的掘進作業(yè)方案有截割方式、截割循環(huán)等。首先，此類作業(yè)方式在實際應(yīng)用過程中可以保障巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。采用截割循環(huán)技術(shù)時，必須在截割作業(yè)的過程中采取有效措施提高截割水平，然后將切割頭轉(zhuǎn)移至礦井巷道頂板位置。其次，技術(shù)人員必須在煤礦開采作業(yè)過程中切實做好相關(guān)技術(shù)問題的檢測差工作，并在確定掘錨機等機械設(shè)備保持良好狀態(tài)的前提下開展支護作業(yè)，為剩余煤體的切割做好充分準備。最后，在采用機械開采對作業(yè)面剩余煤炭資源進行收集的過程中，要遵守作業(yè)的安全性要求，機械設(shè)備直接接觸礦井巷道頂板，再進行余煤開采。

2．3．2連采機掘進連采機是煤礦開采中使用較頻繁的機械設(shè)備，在操作過程中通常選擇復式截割作業(yè)模式。在采用截割方案前，為了提高開采效率，需要分析并確定連采機掘進作業(yè)時的進刀位置。對連采機進刀位置不斷校準和調(diào)整，保證截割深度達到設(shè)計標準和要求，提高煤礦開采作業(yè)的效率。如果采用截割循環(huán)作業(yè)方式開展煤礦開采作業(yè)，應(yīng)在深入分析掘錨機掘進難度指標的基礎(chǔ)上，采用科學合理的操作方案保證連采機截割循環(huán)作業(yè)的順利進行。①煤礦開采作業(yè)開始前，應(yīng)先將連采機伸縮截割頭微調(diào)至最佳位置，并在截割頭達到礦井巷道頂板水平位置后，開展切割作業(yè)。②切割作業(yè)完成后，作業(yè)人員必須及時清除作業(yè)面的殘余煤皮。③重新定位截割頭位置，然后再進行煤層的切割作業(yè)。④采用循環(huán)往復的方式開展煤層切割作業(yè)，直至礦井巷道余煤開采完畢。⑤優(yōu)先清理開采作業(yè)完成后煤礦巷道內(nèi)剩余的散碎煤炭，再按照要求開展煤礦開采作業(yè)。⑥操作人員應(yīng)按照安全開采煤礦的要求，操作連采機的截割頭，直至截割頭接觸到預定頂板點位后停止，再采用往復式割煤作業(yè)方式，進行煤礦開采作業(yè)，為后續(xù)開展掘錨支護作業(yè)打下良好基礎(chǔ)［5］。

2．3．3錨桿機支護煤礦開采掘進作業(yè)完成后，操作人員應(yīng)及時使用錨桿機開展支護工作，才能達到穩(wěn)固礦井巷道結(jié)構(gòu)的目的。①準確定位錨桿機的支護位置。煤礦巷道開采作業(yè)中存在氬氣，操作人員必須在煤礦開采作業(yè)過程中采用激光定位技術(shù)，準確定位和校準錨桿機的支護位置，確保錨桿機處在錨桿支護作業(yè)場地中央，再對支護點位進行合理規(guī)劃，讓工作人員在復雜環(huán)境中進行更好的操作，順利完成錨桿支護作業(yè)。②有序開展鉆孔作業(yè)。第一，按照鉆孔作業(yè)要求，為鉆井裝設(shè)長度符合要求的鉆桿，采取交錯分布的方式，保證鉆機與預定鉆孔位置布設(shè)的科學性與合理性，在仔細檢查核對各個鉆孔位置準確性的基礎(chǔ)上開展鉆孔作業(yè)。第二，在鉆孔作業(yè)開始后，均勻地向鉆頭施加壓力，提高鉆頭鉆進的速度，確定初步鉆孔作業(yè)完成后，應(yīng)立即更換鉆桿，確保后續(xù)鉆孔作業(yè)工作能夠順利進行。③手動操作錨桿支護。在完成鉆孔作業(yè)后，工作人員應(yīng)采用定深裝置，對鉆孔的深度進行測量，判斷鉆孔深度是否可以達到設(shè)計要求，之后再進行錨桿安裝。首先，應(yīng)將錨桿混入攪拌器中再操作鉆井瞄準器，標定鉆孔點位，利用機械填藥的方式開展周期性攪拌作業(yè)，直至藥卷順利落入鉆孔底部。其次，相關(guān)操作完成后，操作人員必須將托盤與頂板相互重合并持續(xù)20s左右，確保托盤與頂板能夠緊密重合在一起，為后續(xù)煤礦開采作業(yè)的安全順利進行打下良好基礎(chǔ)。④強化錨桿整體結(jié)構(gòu)強度。操作人員在開展煤礦巷道掘錨支護作業(yè)時，確定錨桿孔內(nèi)樹脂成型后，將錨桿插入井內(nèi)，保障錨桿整體結(jié)構(gòu)可以快速形成緊固狀態(tài)，并在各個位置錨桿加固作業(yè)完成后向下移動鉆機，確定鉆機架位置，再根據(jù)規(guī)劃設(shè)計方案開展錨桿作業(yè)，直到最終完成。

3結(jié)束語

總之，煤礦在發(fā)展過程中，應(yīng)通過開采技術(shù)提高開采效率，通過支護技術(shù)提高開采安全性。利用先進的技術(shù)和設(shè)備，有效提升煤礦開采的整體水平。在實際開采過程中，應(yīng)嚴格遵守相關(guān)作業(yè)要求，對煤礦開采過程中的安全隱患進行分析，制訂針對性的策略，為煤礦作業(yè)的安全開采提供支持，為煤礦開采行業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻:

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［2］張剛．探索煤礦開采技術(shù)與掘錨工藝及支護技術(shù)［J］．內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2021(19):18－19．

［3］邵立彥，謝廷深．簡析煤礦開采技術(shù)與掘進支護技術(shù)要點［J］．內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2021(05):53－54．

［4］常旺．煤礦開采技術(shù)與掘進支護技術(shù)要點思考［J］．中國石油和化工標準與質(zhì)量，2021，41(01):196－198．

［5］范任重，劉翔峰．煤礦開采技術(shù)與掘錨支護技術(shù)［J］．當代化工研究，2019(08):97－98.

作者:趙文寶 單位:礦業(yè)工程有限責任公司