煤矿开采技术与掘锚支护技术研究

前言：本站为你精心整理了煤矿开采技术与掘锚支护技术研究范文，希望能为你的创作提供参考价值，我们的客服老师可以帮助你提供个性化的参考范文，欢迎咨询。

摘要:煤炭行业是我国国民经济的支柱型产业之一，煤炭是各领域发展的重要能源支持。在煤炭开采工作中，合理应用先进科学的开采技术，按照相关标准和规范开采煤炭资源，才能有效提升煤矿开采效率。本文就煤矿开采技术与掘锚支护技术的要点进行了分析与探讨，希望可以为我国煤矿开采技术与掘锚支护技术的创新发展提供积极的建议。

关键词:煤矿开采;施工技术;掘锚支护技术;应用对策

煤炭作为我国社会经济发展的重要资源，具有污染性较强的特点。人们生态环境保护意识与日俱增，相关部门也逐步加大了对其他能源应用的研究力度。但在社会经济发展的过程中，煤炭资源仍然是生产、生活无法被完全替代的重要资源，为有效降低煤炭资源开采利用对生态环境造成的破坏和污染，最大限度地满足各领域的生产需求，煤矿必须采取有效措施，加大煤炭开采技术的研究应用力度，充分发挥先进开采技术的优势，减少煤矿开采安全事故的发生率，提高煤炭资源开采量，为社会经济的发展提供充足的煤炭资源。

1我国煤矿开采技术理论及现状

1．1技术理论

1．1．1悬吊理论悬吊技术可以保证巷道顶部结构岩层的强度，充分发挥锚索杆的特点，实现提升巷道岩层强度的目的。此外，施工人员在进行悬吊施工时，必须根据现场实际情况，设置科学合理的锚支护施工方案，确保锚索施工时顶层岩层的稳定性与牢固性，为后续煤炭开采作业的安全顺利进行打下坚实基础。

1．1．2组合梁理论施工人员在开采作业面加装锚索时，应用的顶部支护组合梁技术实际是将锚索与锚杆结合在一起，达到提高顶部岩层支护的效果。该支护施工技术的有效应用，能够利用岩层之间形成的相互作用力提升岩层稳定性。

1．1．3减跨理论减跨理论是在巷道顶板支护施工开始后，施工人员通过安装支护装置的方式提高巷道岩层的稳定性，严格按照锚杆支护施工的要求，确定顶板结构的比例，然后将其合理地划分为若干个小跨，提高支护的稳定性，避免出现岩层脱离等问题。

1．1．4最大水平应力理论在煤矿开采过程中，岩层的应力分布存在一定的规律，岩层内部剪切力通常会集中在岩层两侧。所以，巷道岩层难免在内部复杂应力影响下出现岩层离层、错位等问题，加大煤矿开采安全事故的发生率。针对这一问题，技术人员应借助锚杆与锚索加固岩层结构，彻底消除岩层结构变化问题，提高岩层结构稳定性，为煤矿开采的安全顺利进行奠定良好基础。该技术在实际应用过程中，要将锚索与锚杆合理组合，提升岩层的整体抗剪力强度，使架构强度可以满足要求，达到增强岩层结构整体稳定性的目的。为有效提升掘锚支护技术的应用效果，技术人员在开展煤矿巷道岩层支护施工时，必须明确煤矿巷道岩层的厚度与结构特性，设计科学合理的支护施工方案，然后在煤矿开采过程中对岩层进行动态监测，结合岩层厚度、应力条件变化特点及时调整和优化支护施工方案，提高支护施工的效果，避免因支护装置安装不合理或岩层结构出现破损等问题，影响煤矿开采的安全进行［1］。

1．2现状我国作为一个煤炭资源丰富的国家，大多数地区拥有相对集中、储量较高的煤炭资源，为国民经济的快速稳定发展提供了强有力的支持，但很多地区在煤矿开采中存在的安全问题较严重。部分煤矿过度追求高额利润，不计后果地开采煤炭资源，同时煤矿开采技术水平参差不齐，不仅增加了煤矿开采安全事故的发生率，还造成了大量的煤炭资源浪费，对生态环境造成了严重的破坏和影响，对社会经济的长期可持续发展产生了极大影响。比如，部分煤矿在开采过程中采用传统炮采技术、木支架支护顶板技术，虽然具有操作简便、装备复杂程度低、适用于大多数煤矿巷道岩层支护的特点，但是煤矿开采是一项劳动量较大的工作，煤矿如果采用此类开采技术，必须派出大量作业人员才能保证煤矿开采任务的顺利完成，而煤矿矿井巷道通风环境较差，如果矿井出现坍塌或者瓦斯爆炸等危险事件，会造成严重的事故和人员伤亡。另外，很多煤矿矿井会在开采过程中使用传统木支架支护形式，普遍存在耐腐蚀性较差、强度不足的情况，长期使用很容易因为发生结构变形问题，引发煤矿开采安全事故。所以，为保证煤矿开采能够安全顺利进行，降低煤矿开采安全事故的发生率，煤矿应在开采过程中加大对煤矿开采作业资金的投入力度，通过投入先进的技术和设备，提高煤矿开采的安全性，营造良好的作业环境，保证作业人员的生命财产安全。

2煤矿开采掘锚支护技术方案

2．1支护设计原则在锚支护装置布置和调整的过程中应重视顶板弯曲应力，在顶板弯曲应力极限前提下采取有效的控制措施，避免因巷道岩体出现结构分离的情况而引发安全事故。施工人员在布置和调整掘锚支护装置时，应充分重视巷道跨度、顶板质量等数值计算的准确性，考虑其对支护方案实施效果产生的影响，采取有效措施提高顶板刚度与强度，保证掘锚支护装置布置的质量和煤矿开采的安全性。在进行锚支护装置布置时，应充分重视巷道内部各位置的实际情况。巷道周边岩层内部应力集中在两侧，容易导致岩层结构不稳定。技术人员应在布设底部掘锚支护装置时，获取目标区域岩层的应力数据，并结合矿井巷道中岩层的相关数据，针对性地制订解决方案，达到有效提升煤矿巷道掘锚支护效果的目的［2］。

2．2煤矿开采技术要点

2．2．1炮掘技术炮掘技术指利用爆破技术，在进行掘进开采工作的同时，采用人工喷锚技术保证巷道结构的稳定性，保证煤矿开采过程中开采掘进的安全性。炮掘技术在实际应用过程中操作较为简单，技术应用方便，因而被广泛地应用于煤矿开采作业中。煤矿开采人员在应用该技术开采煤炭资源时，应根据矿井巷道作业面的实际情况，利用凿岩机进行钻眼，将耙装机装矸，保证采掘的安全性与顺利性。炮掘技术作为一项操作简单、适应性较强的煤矿开采掘进技术，被广泛应用于煤炭资源开采作业中，但是该技术同样存在管理难度大、事故率高的问题。因此，在煤矿发展过程中，应积极利用先进的开采技术，保障开采的效率和安全，根据煤矿巷道开采作业的实际情况和要求，适当增加炮眼数量，减少爆破时间，提高煤矿巷道掘锚支护的稳定性，确保煤炭资源开采作业能够安全有序地进行。

2．2．2综采技术综采技术作为煤矿开采作业中广泛应用的开采技术之一，在煤炭资源开采过程中借助不同类型的机械设备，有效保障煤矿开采作业的自动化水平，顺利完成开采作业并保证开采的安全性。科学技术的迅速发展及先进技术和设备的广泛应用，不仅加快了综采工艺创新发展的速度，而且简化了综采技术的流程，提高了煤矿开采作业的安全性及机械化程度。虽然该技术有助于提升煤矿开采效率和质量，但是需要投入大量的资金，对技术要求较高，煤矿开采质量不高，设备回撤难度较大。因此，该技术具有一定的局限性，主要应用于开采条件较好的矿井中［3］。

2．2．3水采技术水采技术是煤矿开采作业中常用的水力采煤工艺，该技术将水压作为动力完成煤矿开采作业。在水力采煤作业过程中，工作人员利用水枪射流开采煤炭资源，与传统的水力冲压机类似，都是利用水产生的压强进行煤炭资源开采工作。该技术相比炮采技术而言应用程度较高，但是会对水源造成极大的破坏和污染，因此多应用于煤层条件较差地区的煤炭资源。

2．2．4地下深矿开采技术与传统煤矿开采作业相比，地下深矿开采技术不仅应用难度较大，在实际应用过程中还经常遇到巷道分布、矿井抗压力、开采作业环境通风等因素的影响，进而引发安全事故。此外，煤层与岩层基础位置形成的煤矸石必须经过特殊处理，然后才能将其应用于煤矿开采区域的填充作业中，达到节约开采区域填充材料的消耗量、降低煤矿开采成本、提高煤矿生产效益的目的［4］。

2．2．5新型开采技术科学技术发展的过程中，很多先进技术和设备被投入到煤矿开采过程中，为煤矿开采的安全性、效率提供了支持与保证。刨煤机技术作为其中最具代表性的新型开采技术之一，因其自身具有适应性较强、结构简单等特点，而被广泛应用于不同类型煤矿的开采作业中。

2．3设备支护

2．3．1掘锚机掘进煤矿常用的掘进作业方案有截割方式、截割循环等。首先，此类作业方式在实际应用过程中可以保障巷道结构的稳定性。采用截割循环技术时，必须在截割作业的过程中采取有效措施提高截割水平，然后将切割头转移至矿井巷道顶板位置。其次，技术人员必须在煤矿开采作业过程中切实做好相关技术问题的检测差工作，并在确定掘锚机等机械设备保持良好状态的前提下开展支护作业，为剩余煤体的切割做好充分准备。最后，在采用机械开采对作业面剩余煤炭资源进行收集的过程中，要遵守作业的安全性要求，机械设备直接接触矿井巷道顶板，再进行余煤开采。

2．3．2连采机掘进连采机是煤矿开采中使用较频繁的机械设备，在操作过程中通常选择复式截割作业模式。在采用截割方案前，为了提高开采效率，需要分析并确定连采机掘进作业时的进刀位置。对连采机进刀位置不断校准和调整，保证截割深度达到设计标准和要求，提高煤矿开采作业的效率。如果采用截割循环作业方式开展煤矿开采作业，应在深入分析掘锚机掘进难度指标的基础上，采用科学合理的操作方案保证连采机截割循环作业的顺利进行。①煤矿开采作业开始前，应先将连采机伸缩截割头微调至最佳位置，并在截割头达到矿井巷道顶板水平位置后，开展切割作业。②切割作业完成后，作业人员必须及时清除作业面的残余煤皮。③重新定位截割头位置，然后再进行煤层的切割作业。④采用循环往复的方式开展煤层切割作业，直至矿井巷道余煤开采完毕。⑤优先清理开采作业完成后煤矿巷道内剩余的散碎煤炭，再按照要求开展煤矿开采作业。⑥操作人员应按照安全开采煤矿的要求，操作连采机的截割头，直至截割头接触到预定顶板点位后停止，再采用往复式割煤作业方式，进行煤矿开采作业，为后续开展掘锚支护作业打下良好基础［5］。

2．3．3锚杆机支护煤矿开采掘进作业完成后，操作人员应及时使用锚杆机开展支护工作，才能达到稳固矿井巷道结构的目的。①准确定位锚杆机的支护位置。煤矿巷道开采作业中存在氩气，操作人员必须在煤矿开采作业过程中采用激光定位技术，准确定位和校准锚杆机的支护位置，确保锚杆机处在锚杆支护作业场地中央，再对支护点位进行合理规划，让工作人员在复杂环境中进行更好的操作，顺利完成锚杆支护作业。②有序开展钻孔作业。第一，按照钻孔作业要求，为钻井装设长度符合要求的钻杆，采取交错分布的方式，保证钻机与预定钻孔位置布设的科学性与合理性，在仔细检查核对各个钻孔位置准确性的基础上开展钻孔作业。第二，在钻孔作业开始后，均匀地向钻头施加压力，提高钻头钻进的速度，确定初步钻孔作业完成后，应立即更换钻杆，确保后续钻孔作业工作能够顺利进行。③手动操作锚杆支护。在完成钻孔作业后，工作人员应采用定深装置，对钻孔的深度进行测量，判断钻孔深度是否可以达到设计要求，之后再进行锚杆安装。首先，应将锚杆混入搅拌器中再操作钻井瞄准器，标定钻孔点位，利用机械填药的方式开展周期性搅拌作业，直至药卷顺利落入钻孔底部。其次，相关操作完成后，操作人员必须将托盘与顶板相互重合并持续20s左右，确保托盘与顶板能够紧密重合在一起，为后续煤矿开采作业的安全顺利进行打下良好基础。④强化锚杆整体结构强度。操作人员在开展煤矿巷道掘锚支护作业时，确定锚杆孔内树脂成型后，将锚杆插入井内，保障锚杆整体结构可以快速形成紧固状态，并在各个位置锚杆加固作业完成后向下移动钻机，确定钻机架位置，再根据规划设计方案开展锚杆作业，直到最终完成。

3结束语

总之，煤矿在发展过程中，应通过开采技术提高开采效率，通过支护技术提高开采安全性。利用先进的技术和设备，有效提升煤矿开采的整体水平。在实际开采过程中，应严格遵守相关作业要求，对煤矿开采过程中的安全隐患进行分析，制订针对性的策略，为煤矿作业的安全开采提供支持，为煤矿开采行业的发展奠定基础。

参考文献:

［1］胡启才．煤矿开采技术与掘锚支护技术的分析［J］．当代化工研究，2022(14):106－108．

［2］张刚．探索煤矿开采技术与掘锚工艺及支护技术［J］．内蒙古煤炭经济，2021(19):18－19．

［3］邵立彦，谢廷深．简析煤矿开采技术与掘进支护技术要点［J］．内蒙古煤炭经济，2021(05):53－54．

［4］常旺．煤矿开采技术与掘进支护技术要点思考［J］．中国石油和化工标准与质量，2021，41(01):196－198．

［5］范任重，刘翔峰．煤矿开采技术与掘锚支护技术［J］．当代化工研究，2019(08):97－98.

作者:赵文宝 单位:矿业工程有限责任公司