段金紅

（華亭煤業(yè)集團(tuán)新窯煤礦公司，甘肅 平?jīng)?744201）

1 我國(guó)煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)和裝備現(xiàn)狀及重要性

1.1 我國(guó)煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)和裝備現(xiàn)狀

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們?cè)絹?lái)越重視資源開(kāi)發(fā)，特別是煤炭資源。就煤炭資源的開(kāi)發(fā)而言，巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)是采礦的核心技術(shù)。由于我國(guó)煤炭資源處在復(fù)雜的地理位置，在煤炭開(kāi)采方面，缺乏先進(jìn)技術(shù)和人才的培養(yǎng)，因此開(kāi)采難度較大，為了提升煤炭產(chǎn)能就需要先進(jìn)的掘進(jìn)技術(shù)。目前，煤炭巷道的布局代替了傳統(tǒng)巖石集中的布局方式，轉(zhuǎn)而運(yùn)用了采準(zhǔn)巷道和開(kāi)拓巷道的布局，可以提升巷道掘進(jìn)技術(shù)。巷道掘進(jìn)方法分為綜合機(jī)械掘進(jìn)法、掘錨式法和一體化流水線(xiàn)法。綜合機(jī)械掘進(jìn)方式對(duì)設(shè)備有很高的要求，因此，該技術(shù)成本比較高。掘錨式掘進(jìn)技術(shù)一般使用懸臂式掘進(jìn)機(jī)，可以運(yùn)用于任何復(fù)雜煤礦地形。一體化流水線(xiàn)則采用的是連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行交叉換位施工。目前，我國(guó)常用的是一體化流水線(xiàn)施工，可以節(jié)省大量的成本，但施工進(jìn)度比較慢?？傮w而言，在煤礦掘進(jìn)技術(shù)和裝備方面，相比其他國(guó)家，我們還處于比較落后的階段。

1.2 技術(shù)對(duì)采礦工程的重要性

就掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)而言，其目的在于保障煤礦巷道的安全與穩(wěn)定，因此，煤礦巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)對(duì)采礦工程很重要。掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)可以為煤礦開(kāi)展作業(yè)開(kāi)辟穩(wěn)定、高效的環(huán)境，保證施工的效率，保障人民財(cái)產(chǎn)的安全。雖然煤礦巷道的開(kāi)采工作危險(xiǎn)性很大，但是只要注意采礦施工的細(xì)節(jié)，嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行，一定可以減少施工事故的發(fā)生。特別是煤礦巷道的掘進(jìn)與支護(hù)，必須學(xué)會(huì)用錨桿支護(hù)技術(shù)保護(hù)巷道圍巖，從而防止巷道坍塌，避免傷亡事故。由于煤礦巷道靠近大量軟巖，會(huì)對(duì)巷道的穩(wěn)定與安全有嚴(yán)重的影響，因此，一定要采用支護(hù)技術(shù)穩(wěn)定巷道。特別是對(duì)于采礦行業(yè)來(lái)說(shuō)，煤礦巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)是采礦工程中必不可少的關(guān)鍵技術(shù)，可以很好地保護(hù)巷道的穩(wěn)定，確保作業(yè)人員的安全。

2 采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)及應(yīng)用

2.1 煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)

煤礦巷道掘進(jìn)由破落、裝運(yùn)工序組成，是挖掘煤礦巷道技術(shù)的基礎(chǔ)。就當(dāng)前而言，我國(guó)主流的挖掘煤礦巷道技術(shù)有多巷道掘進(jìn)、交叉換位掘進(jìn)和綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)。綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)是一種運(yùn)用多機(jī)械設(shè)備協(xié)作掘進(jìn)的傳統(tǒng)技術(shù)，可以適用于煤巷、半煤巖巷和全巖巷的掘進(jìn)。綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)經(jīng)歷了多年的發(fā)展，我國(guó)煤炭開(kāi)采企業(yè)在該技術(shù)上已經(jīng)有了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。多巷掘進(jìn)和交叉換位掘進(jìn)技術(shù)是一種掘進(jìn)與支護(hù)同時(shí)作業(yè)的新型技術(shù)。交叉換位掘進(jìn)技術(shù)采用的是采煤機(jī)、錨桿鉆車(chē)完成作業(yè)的技術(shù)。近年來(lái)，我們國(guó)家主要采用的是鉆爆法進(jìn)行施工，方法的主要實(shí)施過(guò)程為先打眼，然后放炮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)施工的方法。常用的鉆爆法是一種依靠氣腿式鑿巖機(jī)作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的鉆爆作業(yè)。常規(guī)的鉆爆法有著適用強(qiáng)、方便和范圍廣的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)于不同種環(huán)境的施工。根據(jù)地質(zhì)條件的變化，鉆爆法可以適當(dāng)調(diào)整，進(jìn)而形成成熟穩(wěn)定的施工方案。由于鉆爆法有著成熟的技術(shù)和豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，以及科學(xué)完整的工藝，因此在我國(guó)使用的比較廣泛。雖然常規(guī)的鉆爆法成本低、易操作，但是掘進(jìn)速度慢、工序復(fù)雜，非常不利于巖石的穩(wěn)定，甚至引起自然災(zāi)害。綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)能夠有效彌補(bǔ)常規(guī)掘進(jìn)的不足，適用于大斷面巖巷的掘進(jìn)，由于我們?cè)摷夹g(shù)的起步比較晚，綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)探索階段。綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)是運(yùn)用最多的煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)，基礎(chǔ)的設(shè)備有懸臂式掘進(jìn)機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和錨桿鉆機(jī)等。懸臂式掘進(jìn)機(jī)是可以進(jìn)行截割、裝載運(yùn)輸?shù)鹊亩喙δ芫蜻M(jìn)機(jī)器。轉(zhuǎn)載機(jī)是輸送刮板的運(yùn)送機(jī)。錨桿鉆機(jī)是煤礦巷道鉆孔機(jī)。綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)就是利用多種設(shè)備協(xié)作配合實(shí)現(xiàn)煤礦的開(kāi)采。目前，我國(guó)較先進(jìn)的掘進(jìn)機(jī)為煤礦超千米深部全斷面巖石巷道掘進(jìn)機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)超千米深度的開(kāi)采，特別是能夠輕松應(yīng)對(duì)軟巖、地應(yīng)力和地溫的高壓。

2.2 煤礦巷道支護(hù)技術(shù)

煤礦巷道支護(hù)技術(shù)是防止巷道圍巖破壞、維護(hù)巷道安全的技術(shù)。特別是針對(duì)煤礦巷道的掘進(jìn)而言，可以穩(wěn)定巷道的圍巖，保障煤礦巷道挖掘的有序進(jìn)行。就現(xiàn)在而言，我國(guó)煤礦巷道支護(hù)主要是通過(guò)棚式支護(hù)、錨噴支護(hù)、砌碴支護(hù)等形式開(kāi)展。考慮到我國(guó)煤礦資源大多位于軟巖下，因此，我們主要采用錨桿支護(hù)技術(shù)。針對(duì)我國(guó)高深度礦井工作的進(jìn)行，高預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。現(xiàn)今，針對(duì)深部巷道圍巖支護(hù)，我們大多采用“錨-注-架”支護(hù)體系。該體系是由噴漿、U 型鋼可縮性支架和高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力錨桿等組成。有了“錨-注-架”支護(hù)，可以幫助實(shí)現(xiàn)超深的開(kāi)采。目前，德國(guó)是煤礦開(kāi)采最深的國(guó)家，能夠?qū)崿F(xiàn)的最大深度為1200米。采礦環(huán)境的惡劣隨著巖層深度增加而增加，特別是軟巖層的出現(xiàn)大大提升了施工的難度。利用錨桿的支撐分散巖壁所承受的作用力，從而提升軟巖的強(qiáng)度。全螺紋錨桿支護(hù)技術(shù)是使用全螺紋錨桿改善普通錨桿支護(hù)的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)一次性緊固螺紋，完全不需要二次加工緊固螺紋。煤礦工業(yè)的發(fā)展隨著科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新，也帶動(dòng)著采礦行業(yè)技術(shù)的改變，特別是支護(hù)技術(shù)的改變，普通錨桿由于自身?xiàng)U件強(qiáng)度不高，新的替代錨桿應(yīng)運(yùn)而生。全螺紋錨桿可以彌補(bǔ)普通桿件截面薄弱的問(wèn)題，減緩側(cè)壓應(yīng)力集中，從而大大加固巷道。另外，由于全螺紋錨桿制造簡(jiǎn)單，產(chǎn)生成本低，所以完全能夠代替普通螺紋錨桿。全螺紋錨桿支護(hù)技術(shù)在煤礦開(kāi)采過(guò)程中運(yùn)用廣泛，可以輔助機(jī)械巷道掘進(jìn)機(jī)，實(shí)現(xiàn)低成本高效率的施工。

2.3 軟巖巷道錨注支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

錨注支護(hù)作為錨桿與注漿相結(jié)合的支護(hù)方式，可以穩(wěn)定圍巖，主要機(jī)理為，針對(duì)錨注過(guò)程而言，采用注漿的方式將圍巖內(nèi)的裂縫封堵，減少風(fēng)化對(duì)巖石的影響，降低水浸對(duì)圍巖的軟化，另外，還將松散的圍巖膠結(jié)黏合，加固巖體，并且配合錨噴支護(hù)改善支護(hù)結(jié)構(gòu)，形成更加牢固的支護(hù)體系，從而大大增強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)抗承載能力。針對(duì)注漿加固后的支護(hù)，可以改變圍巖及應(yīng)力分布，大大減少支護(hù)拉應(yīng)力，從而加強(qiáng)支護(hù)體系。錨注支護(hù)方案是包含錨、噴、注、索全環(huán)節(jié)的支護(hù)方案，巷道支護(hù)一般先選擇標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿和注漿錨桿，將水泥注漿標(biāo)桿一定的排距置于頂板和兩側(cè)，常用的注漿標(biāo)桿液為一定比例的硅酸鹽水泥和石灰石，注漿時(shí)按照一定的壓力進(jìn)行噴射。在混凝土噴射過(guò)程中，控制噴射強(qiáng)度，注意分兩次噴射。針對(duì)錨索設(shè)定，可以延著巷道頂板加裝合適的預(yù)應(yīng)力錨索，注意選擇合適的距離，并且噴射錨固劑。特別是優(yōu)化錨注支護(hù)設(shè)計(jì)，布置觀(guān)測(cè)點(diǎn)觀(guān)察巷道錨注段和未錨注段巷道施工情況，控制加固工程，減少收斂變形量，保證支護(hù)達(dá)到理想效果，注意控制未錨注段圍巖變形隨著時(shí)間關(guān)系，長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)巷道狀況。針對(duì)軟巖層的不穩(wěn)定，錨注支護(hù)技術(shù)在軟巖動(dòng)壓巷道的應(yīng)用就起到了關(guān)鍵作用，可以防止軟巖破碎的情況發(fā)生，確保巷道的穩(wěn)固。錨注支護(hù)技術(shù)是在錨桿支護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，然后注漿鞏固軟巖層的技術(shù)，可以使原本脆弱的巖壁變得嚴(yán)實(shí)。錨注支護(hù)技術(shù)在軟巖動(dòng)壓巷道的應(yīng)用是在力學(xué)基礎(chǔ)在采礦工程中的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用，軟巖巷道錨注支護(hù)技術(shù)應(yīng)用是目前主流的巷道施工手段，很好地幫助煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)施工。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)是一項(xiàng)在復(fù)雜地質(zhì)條件下實(shí)現(xiàn)采礦施工的高難度技術(shù)，因此在施工過(guò)程中，需要結(jié)合巷道的圍巖環(huán)境，設(shè)計(jì)出合理的巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)方案。針對(duì)煤巷掘進(jìn)中的疑難問(wèn)題，施工前期一定要提前討論分析，特別是巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)上的難題，一定要做到及時(shí)提出及時(shí)攻破，此外還要強(qiáng)化檢測(cè)監(jiān)控，實(shí)時(shí)根據(jù)環(huán)境的改變，準(zhǔn)確地調(diào)整施工技術(shù)，確保煤礦巷道掘進(jìn)施工安全有效的進(jìn)行。