煤矿掘进中支护技术的应用探讨
浏览 发布时间 2017-5-3 9:24:04
随着中国社会主义市场经济快速发展，煤炭的需求量越来越大，同时煤矿企业面临的竞争也越来越激烈。煤矿企业要想在复杂的市场环境中脱颖而出，就应该对煤矿掘进技术进行改造，通过完善支护技术，提高煤矿掘进的安全性。煤矿支护技术在煤矿掘进中居于重要地位，革新支护技术可以提高煤矿开采量，提高资源利用效率，进一步降低企业的生产成本，为企业带来丰厚的经济效益，而且能够促进中国工业的发展，缓解中国煤矿资源不足的问题。
1· 中国煤矿掘进中支护技术现状
1.1 煤矿巷道
中国的煤矿几近80%都是在地下，在进行煤矿开采过程中，煤炭运输和排水通道都是被特定挖掘的，在矿井内形成巷道。由于矿井条件比较恶劣，如果在巷道开挖过程中不注意，就会导致矿井坍塌的问题，所以，在煤矿开采之前，首先要做好矿井开采的安全工作。为了提高矿井开挖效率，提高掘进进度，应该先实现沿巷挖掘，然后是煤巷挖掘，最后到煤层的顶板处蔓延。在巷道掘进中，对运输和通风巷道的掘进提出了更高要求。为了提高掘进速度，应该对断面的形状进行分析，一般在掘进过程中采用矩形断面的形式，在巷道中，尽量扩大断面面积，面积越大，大型设备在掘进中就能够充分发挥作用，提高煤矿开采效率。在煤矿掘进中，难度是越来越大的，在巷道掘进中安全问题也会越来越多，因此，为了应对这些难题，应该通过研发先进的支护技术，提高巷道的稳定性[1]。
1.2 掘进支护
支护技术在使用中，其性能是不断提高的，巷道支护技术能够提高地下煤矿开采的安全性，传统支护材料一般选用木材和钢材，现在逐渐发展成为锚杆支护。锚杆支护是中国20世纪50年代开始使用的，但是，当时锚杆支护技术还存在一定的局限性，此类技术在应用中处于被动状态，一般都是用水泥或机械的方式固定，采用钢丝绳的锚杆，锚杆硬度和强度当时还达不到标准，这些锚杆一般不能在地质比较复杂的地段使用，只能在简单的地质条件下使用。在锚杆支护技术不断发展的今天，中国借鉴了大量国外先进技术，锚杆强度越来越高，而且能够在较为复杂的地质条件下使用。在煤矿行业高速发展的今天，煤矿开采环境日益复杂，应该采用高预应力的锚杆和主动支护的方式。现在，在煤矿巷道的掘进中，一般都是采用锚杆支护的方式，能够防止巷道在掘进中产生位移现象，而且围岩也不会因为压力过大产生开裂，应用锚杆支护的方式，能够提高岩体凝聚力，提高岩体强度。提高锚杆支护强度，能够提高掘进水平，通过提高支护密度的方式完善锚杆的可靠性。中国煤矿企业中，多数企业都采用了锚杆支护技术，而且制定了锚杆强度标准，锚杆支护技术朝着整体化的方向发展，推动锚杆支护技术的进一步完善。
2· 煤矿掘进中支护技术的实践
2.1 吊环式前探梁
前探梁是借助3 m左右的钢制作，一般在支护工作中要运用5支，3支起到临时支护的作用，2支起到永久支护的作用，一般在巷道中线处设置，在巷道两侧设置确保前探梁在巷道掘进中的稳定性。每根前探梁在设置前，应该确定两个固定支点在前探梁的上方，在迎头的端面与前探梁之间应保持一定的距离，其距离不能过大也不能过小，一般控制在0.3 m左右，借助专门的方木材料。为了能够实现强度平衡，在两个端面之间的支护距离应该控制合理，其距离不能过大，应该控制在0.3 m内，在锚杆上预留出50 mm的丝扣，防止吊环出现松动的问题。
2.2 吊链式前探梁
起到临时支护作用的是两根吊挂的前探梁，应该将其固定，然后运用3 m以上的钢制作，应该尽量多设计前探梁的固定点，一般固定点要多于两个，在巷道中线处，应该设置前探梁，迎头端面与前探梁的距离应小于0.3 m，两个端面和超前支护的距离应小于0.3m，在前探梁的迁移工作中，应将杂物清理干净，防止大量杂质影响前探梁的稳定性，如果在前探梁的固定中出现不能固定的情况，可以采用铁橛子固定[2]。
2.3 单体柱配前探梁支护
单体柱的支护方式采用液压的方式，采用外注式的方法，前探梁的长度大于3.5 m，前探梁支护间距为1m，前探梁固定中，液压支柱的使用不能少于三个，前探梁上方运用的是方木，在两端的端面和超前支护中，其距离是小于0.3 m的，迎头端面与前探梁之间的距离应该小于0.3 m。
2.4 单体液压支柱配铰接顶梁
铰接顶梁是采用重金属制成的，支柱间的间距应该控制在1.2 m，柱子应该在顶梁中部固定，柱子之间的距离不能大于0.6 m，单体液压支柱之间的距离应该控制在1 m左右，而且运用水平楔子的方式加以固定，在顶梁的保护下，借助钢筋网的形式，通过对液压支柱的固定，再运用铺设钢筋网的形式，从而形成牢固的固定。钢筋网应该贴在岩石的层面上，在单体液压支柱起到支护作用中，要进行定期巡查。分析液压支护的稳固性，支柱的支撑力不能小于90 kN，如果发现单体液压柱出现漏液的问题时，应该及时处理，通过更换液压柱的方式，提高巷道的承载能力。在巷道掘进过程中，应该在梁的中央位置设置柱子，运用重金属制成的铰接顶梁，或采用铰接顶梁与单体液压支柱结合的方式，一般都是围绕巷道设置两排，防止发生露顶问题，在顶梁之间，可以通过设置板皮的方式，运用强度较大的木棍，设计两排，每排间距控制在300 mm左右，在穿杆时，应运用铰接支护的方式，要尽量多布置穿杆。
2.5 混凝土的永久支护
通常情况下，巷道中的支护可以采用混凝土支护和锚网喷护相结合的方法，提高围岩稳定性、支护效率和安全性，在混凝土喷射施工技术开始之前，应该布置施工设备，选择合适的施工距离，按照锚杆的型号进行科学设计，确定支护之间的距离。在进行煤矿掘进的过程中，应该安装好临时锚杆，固定好位置，然后在锚杆处喷射一层混凝土，按照设计规范，反复喷射混凝土，直到混凝土厚度达到要求。在顶板能够保持较好的稳定性的情况下，先喷一层混凝土，混凝土的厚度不能过大。在对支护结构使用之前，应该清理干净钢筋网的杂质，钢筋网在进行混凝土喷射之前，应做好厚度分析，在进行混凝土喷射的过程中，应调节喷射角度，从而确保喷射均匀，提高钢筋表面的密实度[3]。
2.6 棚式支护技术
煤矿井棚式支护技术中，是借助金属支架、木质支架、钢筋混凝土支架共同完成的，其形状主要有梯形、拱形等，分成刚性支架和可缩性支架，棚式支架在使用过程中是由材料强度决定的，支护维护的可靠性受支护材料的影响比较大，而且木质材料容易腐烂，遇到火灾等情况反而更加危险。而且棚式支护结构的使用年限较其它支护方式来说是比较短的，这样不利于煤矿开采企业节省成本，要经常进行巷道维修工作，所以，这种支护方式可以借助钢筋混凝土支护结合的方法。
3· 结语
煤矿资源是中国各行各业发展中所需要使用的重要能源，能够促进中国经济发展，其价值非常大。随着煤矿开采业的发展，中国矿井开采规模在不断扩大，在这个过程中，掘进技术实现了新的发展，但是中国的支护技术还存在一定缺陷，导致中国矿井开采工作的安全性降低，煤矿资源开采效率并不是很高，因此，分析支护技术的意义十分重大。
1· 中国煤矿掘进中支护技术现状
1.1 煤矿巷道
中国的煤矿几近80%都是在地下，在进行煤矿开采过程中，煤炭运输和排水通道都是被特定挖掘的，在矿井内形成巷道。由于矿井条件比较恶劣，如果在巷道开挖过程中不注意，就会导致矿井坍塌的问题，所以，在煤矿开采之前，首先要做好矿井开采的安全工作。为了提高矿井开挖效率，提高掘进进度，应该先实现沿巷挖掘，然后是煤巷挖掘，最后到煤层的顶板处蔓延。在巷道掘进中，对运输和通风巷道的掘进提出了更高要求。为了提高掘进速度，应该对断面的形状进行分析，一般在掘进过程中采用矩形断面的形式，在巷道中，尽量扩大断面面积，面积越大，大型设备在掘进中就能够充分发挥作用，提高煤矿开采效率。在煤矿掘进中，难度是越来越大的，在巷道掘进中安全问题也会越来越多，因此，为了应对这些难题，应该通过研发先进的支护技术，提高巷道的稳定性[1]。
1.2 掘进支护
支护技术在使用中，其性能是不断提高的，巷道支护技术能够提高地下煤矿开采的安全性，传统支护材料一般选用木材和钢材，现在逐渐发展成为锚杆支护。锚杆支护是中国20世纪50年代开始使用的，但是，当时锚杆支护技术还存在一定的局限性，此类技术在应用中处于被动状态，一般都是用水泥或机械的方式固定，采用钢丝绳的锚杆，锚杆硬度和强度当时还达不到标准，这些锚杆一般不能在地质比较复杂的地段使用，只能在简单的地质条件下使用。在锚杆支护技术不断发展的今天，中国借鉴了大量国外先进技术，锚杆强度越来越高，而且能够在较为复杂的地质条件下使用。在煤矿行业高速发展的今天，煤矿开采环境日益复杂，应该采用高预应力的锚杆和主动支护的方式。现在，在煤矿巷道的掘进中，一般都是采用锚杆支护的方式，能够防止巷道在掘进中产生位移现象，而且围岩也不会因为压力过大产生开裂，应用锚杆支护的方式，能够提高岩体凝聚力，提高岩体强度。提高锚杆支护强度，能够提高掘进水平，通过提高支护密度的方式完善锚杆的可靠性。中国煤矿企业中，多数企业都采用了锚杆支护技术，而且制定了锚杆强度标准，锚杆支护技术朝着整体化的方向发展，推动锚杆支护技术的进一步完善。
2· 煤矿掘进中支护技术的实践
2.1 吊环式前探梁
前探梁是借助3 m左右的钢制作，一般在支护工作中要运用5支，3支起到临时支护的作用，2支起到永久支护的作用，一般在巷道中线处设置，在巷道两侧设置确保前探梁在巷道掘进中的稳定性。每根前探梁在设置前，应该确定两个固定支点在前探梁的上方，在迎头的端面与前探梁之间应保持一定的距离，其距离不能过大也不能过小，一般控制在0.3 m左右，借助专门的方木材料。为了能够实现强度平衡，在两个端面之间的支护距离应该控制合理，其距离不能过大，应该控制在0.3 m内，在锚杆上预留出50 mm的丝扣，防止吊环出现松动的问题。
2.2 吊链式前探梁
起到临时支护作用的是两根吊挂的前探梁，应该将其固定，然后运用3 m以上的钢制作，应该尽量多设计前探梁的固定点，一般固定点要多于两个，在巷道中线处，应该设置前探梁，迎头端面与前探梁的距离应小于0.3 m，两个端面和超前支护的距离应小于0.3m，在前探梁的迁移工作中，应将杂物清理干净，防止大量杂质影响前探梁的稳定性，如果在前探梁的固定中出现不能固定的情况，可以采用铁橛子固定[2]。
2.3 单体柱配前探梁支护
单体柱的支护方式采用液压的方式，采用外注式的方法，前探梁的长度大于3.5 m，前探梁支护间距为1m，前探梁固定中，液压支柱的使用不能少于三个，前探梁上方运用的是方木，在两端的端面和超前支护中，其距离是小于0.3 m的，迎头端面与前探梁之间的距离应该小于0.3 m。
2.4 单体液压支柱配铰接顶梁
铰接顶梁是采用重金属制成的，支柱间的间距应该控制在1.2 m，柱子应该在顶梁中部固定，柱子之间的距离不能大于0.6 m，单体液压支柱之间的距离应该控制在1 m左右，而且运用水平楔子的方式加以固定，在顶梁的保护下，借助钢筋网的形式，通过对液压支柱的固定，再运用铺设钢筋网的形式，从而形成牢固的固定。钢筋网应该贴在岩石的层面上，在单体液压支柱起到支护作用中，要进行定期巡查。分析液压支护的稳固性，支柱的支撑力不能小于90 kN，如果发现单体液压柱出现漏液的问题时，应该及时处理，通过更换液压柱的方式，提高巷道的承载能力。在巷道掘进过程中，应该在梁的中央位置设置柱子，运用重金属制成的铰接顶梁，或采用铰接顶梁与单体液压支柱结合的方式，一般都是围绕巷道设置两排，防止发生露顶问题，在顶梁之间，可以通过设置板皮的方式，运用强度较大的木棍，设计两排，每排间距控制在300 mm左右，在穿杆时，应运用铰接支护的方式，要尽量多布置穿杆。
2.5 混凝土的永久支护
通常情况下，巷道中的支护可以采用混凝土支护和锚网喷护相结合的方法，提高围岩稳定性、支护效率和安全性，在混凝土喷射施工技术开始之前，应该布置施工设备，选择合适的施工距离，按照锚杆的型号进行科学设计，确定支护之间的距离。在进行煤矿掘进的过程中，应该安装好临时锚杆，固定好位置，然后在锚杆处喷射一层混凝土，按照设计规范，反复喷射混凝土，直到混凝土厚度达到要求。在顶板能够保持较好的稳定性的情况下，先喷一层混凝土，混凝土的厚度不能过大。在对支护结构使用之前，应该清理干净钢筋网的杂质，钢筋网在进行混凝土喷射之前，应做好厚度分析，在进行混凝土喷射的过程中，应调节喷射角度，从而确保喷射均匀，提高钢筋表面的密实度[3]。
2.6 棚式支护技术
煤矿井棚式支护技术中，是借助金属支架、木质支架、钢筋混凝土支架共同完成的，其形状主要有梯形、拱形等，分成刚性支架和可缩性支架，棚式支架在使用过程中是由材料强度决定的，支护维护的可靠性受支护材料的影响比较大，而且木质材料容易腐烂，遇到火灾等情况反而更加危险。而且棚式支护结构的使用年限较其它支护方式来说是比较短的，这样不利于煤矿开采企业节省成本，要经常进行巷道维修工作，所以，这种支护方式可以借助钢筋混凝土支护结合的方法。
3· 结语
煤矿资源是中国各行各业发展中所需要使用的重要能源，能够促进中国经济发展，其价值非常大。随着煤矿开采业的发展，中国矿井开采规模在不断扩大，在这个过程中，掘进技术实现了新的发展，但是中国的支护技术还存在一定缺陷，导致中国矿井开采工作的安全性降低，煤矿资源开采效率并不是很高，因此，分析支护技术的意义十分重大。
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