黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司振兴煤矿安全监察处 黑龙江省鹤岗市 154107
摘要：为了解决复杂地形条件下巷道支护工作量大、效率低、安全性差的难题，提出了一种新的煤矿井下掘进支护技术，其采用了锚杆+锚索+锚网联合支护及“二合一”的方案，实现了复杂地形条件下煤矿掘进支护安全性的提升，根据实际应用表明新的掘进支护方案能将井下支护效率提升22.6%，将巷道围岩变形量降低76.2%，显著提升巷道掘进效率和安全性。
关键词：巷道；掘进；联合支护；煤矿
1 引言
现阶段采煤深度不断增加的背景下，工作面的巷道存在更加复杂的地质条件，因此煤矿采煤掘进工作也面临着巨大的考验。为了确保煤矿采煤掘进高效和安全开展，高强支护技术逐渐受到了人们的研究和使用，而煤矿采煤掘进中如何进行高强支护技术的应用，就是本文主要研究的内容。
2 煤矿软岩巷道掘进支护的难点
地下岩层的结构特征和地质特征给煤矿巷道软岩的掘进支护带来一定的困难，主要有：（1）软岩强度不高，在力的作用下很容易变形和破碎、坍塌，严重影响巷道掘进支护的稳定性；（2）在围岩的高应力作用下，岩层处于软岩状态，而开采面积的加大和开采深度的增加，会使巷道围岩的应力更为集中，从而对巷道掘进支护造成影响；（3）软岩层含有许多吸水力强的粘土矿物，与水接触后会膨胀，从而使岩体松散，因此需要在掘进过程中，采取一定的防水措施，以防止采煤过程中顶板在与水接触时膨胀坍塌。
3 快速掘进的影响因素
机械设备型号和操作工艺以及地质条件等，都是实际生产时，快速掘进过程影响施工的原因，以下着重讲解地质条件和设备选型这两个影响因素。（1）地质条件我国地大物博物产丰富，我们国家的各种煤矿的地形都比较复杂，而众所周知的是煤矿的组成有煤层、煤层顶板和煤层底板。砂质泥岩和细粒砂岩组成煤层底板，砂质泥岩和灰黑色泥岩组成煤层顶板，而不同的煤矿煤层的厚度、倾角都不同。煤矿内的结构十分复杂，其地质条件十分不稳定有着许多诸如断层之类的结构，这使得开采煤矿更加困难、危险，因此，每次开采煤矿都要事先好好分析一下煤矿内可能存在的地质结构，做出相应的对策，才可以开始开采煤矿。（2）机械设备选型煤巷掘进速度能否加快的直接影响因素是所选机械设备型号的先进程度以及性能的优劣。掘进机一定要与工作环境相匹配，掘进震动的冲击力随环境复杂程度而增加，所以设备一定要选择可以连续掘进的型号，它是整个掘进效率的关键。①常规环境截割：从中心点选择进刀其四周同时刷帮，比较适合地质状况好的时候，其开采效果比较好。切刀顺序用不同序号表示。②破碎顶板进行截割：工作面若顶板出现顶层破碎时，对工作面要进行2次截割。第一把截割断面的宽度裁掉1/3，剩下的2/3减少了空顶时间，可以确保更加安全的掘进过程。③作业方式采用交叉平行适用于多工序的工作面：若碰上很硬的岩层，工作面容易出现片帮，此时会遇到较大应力的掘进。这就要用到交叉平行的工序去作业，将暴露两帮的时间大大缩短，优化开采效果。断面从中间进行多工序截割，交叉平行作业后再刷帮。
4 复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术的应用
4.1 掘进机端部支护结构优化
在掘进机的端部由于断面尺寸相对较大，因此在掘进过程中容易出现冒顶事故，因此是快速掘进过程中巷道顶板支护的关键，结合巷道掘进工艺和支护安全性需求，提出了三次成巷快速支护方案。在掘进过程中首先对巷道中间大面进行一次成巷，然后进行巷道大面锚索网联合支护，在此支护时需要沿着巷道施工走向先形成“井”字型的支护结构。支护完成后再对左侧和右侧分别进行成巷，从而确保了在不影响巷道掘进效率和质量情况下优化支护结构，提高支护效率和支护稳定性。
4.2 煤矿软岩巷道掘进技术
由于机械自动化技术的不断发展，煤矿软岩中的大部分巷道掘进是机械进行的，主要采用钻爆法。常规的机械化设备包括气腿式凿岩机、耙斗式装岩机，液压钻头+履带式挖掘装卸机、液压钻头+侧卸式凿岩机等。与传统掘进方式相比进行机械化作业可以大大提高工作效率，减轻施工人员的负担，有效缩短煤矿巷道的施工时间。在煤矿中进行掘进之前，有必要对围岩条件和巷道路线进行系统的研究。根据实际条件，结合煤炭企业的施工设备，选择科学合理的掘进方法和施工设备。钻爆法掘进通常用于坚硬岩层中的巷道掘进施工，而综掘机掘进具有很高的平均速度，可以获得光滑的巷道外壁，为支护施工提供极大的便利，并提高支护结构承载能力。
4.3 引入新型锚护一体化技术
在我国煤矿掘进技术的发展过程中，半煤岩掘进技术会在多数巷道中普及，普及率高达60%以上。若是采用传统的人工打锚杆技术模式不能充分迎合现代支护技术的发展方向，这种技术手段较为滞后。由于锚杆支护技术要借助于各种辅助的工序和设备，因此施工效率较低，劳动强度大。现代新型掘锚一体化技术的引入，极大地提升了掘进支护作业的效率。该技术将掘进割煤技术和锚杆支护技术进行了有效的融合，可以充分展开割煤和支护施工的平行作业，极大地减少了支护时间，提升了支护效率。集新型锚杆与支护于一身的多功能设备可以将锚护结构在行走部件的两侧进行固定。并可以充分利用锚杆机和掘进机的合力作用，将锚杆机和支护机械向掘进机的前部进行顺利的运送。在这种情况下，煤矿机械设备可以在掘进作业中完成不同方向以及不同视角的锚杆作业。新型的煤矿掘进技术相较于传统的人工临时支护技术更加优越，在实际的作业过程中可以被充分应用到矩形和梯形的巷道内部，综合的掘进的效率在逐步提升。随着现代掘进技术的不断发展，只有提升支护设备的机械化程度，才可以保证在掘进设备运用于地下矿井作业时，因地制宜地选择适宜于矿井结构的支护设备。随着现代支护机械化技术的提升，在掘进作业中引入高科技的设备非常必要，只有这样才可以提升煤矿采煤技能手段，极大地提升煤矿掘进作业效率，促进该行业在市场经济的背景下走向可持续发展的道路。
4.4 优化运输工艺
随着掘进时间的增加，操作工人消耗的体力和承受的工作强度在同等增加，而最终的劳动效率会相应减小，这在一定程度上拉低了煤矿掘进的开采效率。优化运输工艺对耗人耗力的开采过程很重要。具体方式为：保证生产能力以及掘进开采的工作量低于最终的运输量，才能使更快的循环开采和运输模式顺利进行。使用胶带运输机可以在突发情况时更好地应对，尤其在地形呈现复杂性、多样性的时候，可以保证运输的高效、高质量，达到了高效生产的目的，实现了无故障运行设备的模式，缩短了故障时间。
5 结束语
在煤矿软岩巷道掘进支护中，有必要重视对支护效果的持续性评估。通过结合煤矿的实际情况，选择合适的安全评估方法进行实时监控，为保证煤矿的安全施工以及支护技术的总体进步打下基础。
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