煤矿井下巷道掘进与支护技术及装备
煤矿井下巷道掘进顶板支护技术分析
煤矿井下巷道掘进顶板支护技术分析0 引言在我国现有的所有能源中，煤炭有着非常重要的地位。
因此，确保煤炭工业的安全运行至关重要。
煤矿地下巷道的掘进是煤矿工业中很重要的一个内容，操作起来比较复杂，综合性极强。
煤矿的地质结构和采矿要求对于开展煤矿井下巷道掘进工作非常重要，相关的技术人员必须去根据地质结构和采矿的要求，选择合适的掘进设备和掘进技术，为煤矿井下巷道掘进工作的顺利进行打下保障。
煤矿开采作业会受到很多因素的影响，在实际开采过程中，事物和条件具有动态性，会发生变化，相关人员要学会合理控制这些变化。
地层应力会影响巷道的稳定性，要想确保巷道的稳定性，就需要为顶板提供足够的支护，那么采用科学合理的支护技术就非常重要，它有利于巷道工作的有序开展。
1 煤矿井下巷道掘进的支护形式1.1 锚杆支护在对井下的顶板进行支护时，最常用的一种方法是锚杆支护，在具体施工过程中能够保证工作性能，并且能够给企业带来一定的收益。
钢带、锚杆以及托盘是锚杆支护的主要零件，承载能力主要是钢带进行提供的，延伸能力主要是锚杆进行提供的，托盘的作用是连接，这些构件共同组成了锚杆支护，并且使其具有一定的支护效果。
1.2 型钢支护煤矿隧道支护过程中使用的铸钢为工字钢和工字钢，应根据实际的地面支护需求选择合适的钢种。
型钢支架通常以椭圆形，半圆形拱形和圆形横截面的形式用于公路支架。
如果常用的支护钢具有良好的韧性，剪切强度，抗压强度和拉伸性能，则可以适应恶劣的地下巷道支护环境。
在实际的支护过程中，道路支护主要抵抗纵向推力和各种侧向载荷，因此，为了给道路提供足够的支护，钢型材必须在这两个方向上都具有良好的承载能力。
地下通道中使用的支撑段的横截面形状受地层荷载作用下挠曲段模量的影响。
型钢支护的承载能力和弯曲截面模量越近，钢型材的总承载能力就越高。
几何形状也会影响型钢支架的收缩性能，因此承载能力会根据型钢的形状而变化。
锁定支撑钢的形状并使其滑动时，应坚持滑动所需的最大接触面面积，并且应始终将力保持在最佳状态。
煤巷井下掘进及支护探讨
煤巷井下掘进及支护探讨【摘要】煤巷井下掘进是煤矿开采的重要环节，而作为煤巷井下掘进安全生产的重要保护环节，煤巷掘进支护则是保证煤矿顺利安全生产的重中之重。
与时俱因地制宜的制定适用的支护方案，显得尤为重要。
【关键词】煤巷；井下；掘进；支护近年来，煤炭开采业呈现快速发展趋势，一些矿井不断向大型化、现代化发展。
作为开采的重要安全保障，支护工艺手段面临了更大的挑战，其中，巷道支护直接关系到开采人员的人身安全及工程开采的进度。
针对不同的煤层状况，不同的地质状况，开采维护人员，不应该照搬一些成功支护方案，而应该吸取经验，结合实际，应该不断开发新的支护工艺，考察当地的实际土层情况，有层次，有针对的制定适合自己的支护方案。
一、巷道围岩控制理论发展及支护技术研究1、巷道围岩控制理论发展在控制围岩变形破坏方面国内外一些专家学者都进行了一些科学分析，主要有以下观点：（1）冒落拱理论：该理论核心思想是认为巷道围岩具备自然承载能力，方法是在巷道的上方将形成一个抛物线形的自然平衡拱。
（2）新奥法：该理论核心思想是充分调动围岩的承载能力，让支护体与围岩共同形成稳固的支撑圈。
（3）围岩弱化法、卸压法：该理论的核心是主张利用支护结构特点，结合围岩的土质结构，调整支护架结构，吸收并释放围岩能量，以此来提高围岩稳定性。
（4）主次承载区理论：该理论把巷道分为主次承载区，压缩区尾部在围岩深部，为维护巷道未定的主承载区，张拉区分布在巷道周围，为次承载区，需要通过支护加固手段加强承载力。
以上为巷道围岩控制理论的部分专家分析，相关理论还有很多，在此不作一一论述。
2、巷道井下掘进支护技术研究巷道井下掘进支护技术无论从理论知识还是方法手段上讲，都呈现多元化发展趋势，从宏观角度上讲，笔者分析主要有以下几种：（1）围岩支护：这种支护手段可以称之为被动支护，其典型代表为棚式金属支架支护。
它通过金属支架，直接作用于巷道围岩表面，以此来抵御或减缓围岩变形压力，这种支护技术可以作为临时支护手段，但隐患大。
巷道支护技术在煤矿井下掘进中的应用
巷道支护当前采用的形式，有型钢支护、预留煤柱支护等多种技术应用，在井下接近时，根据巷道的实际情况，采取适宜的支护技术方案，通过现场勘察，将支护方案加以优化之后，并采取健全的监测制度予以维护，方能保证井下支护技术在煤矿井下掘进中发挥作用。
1 巷道支护技术概述现在生活中煤炭资源是不可缺少的资源，在进行开采过程中，为了提升产能，在井下掘进上工作量日趋加大，支护技术在其中发挥的作用是保证井下掘进的顺利进行，为煤矿安全生产保驾护航。
作为井下安全生产关键性技术之一，支护技术要面对的是恶劣的施工环境和复杂的地质环境，在进行应用过程中也碰到了一些问题。
（1）支护技术，从方法手段上来说，具有多元化特性，上到之后技术能够进行围岩支护，围岩加固，其运用多元化的支护技术，借助金属支架等进行围岩的固定，以规避为言，突然发生变形，采用规避和控制的方法进行支护。
针对煤矿井下掘进的安全隐患，提升安全度.支护技术的应用有锚杆支护、主动支护、围岩加固等支付力度作用于像道上，尤其是围岩表层能够调整变形周期[1]。
（2）当前常用的支护形式有多种，例如型钢支护、发挥型钢的刚韧性，具有较强的抗压能力，抗压性在进行相到推动掘进时内部支架肩负横向负载和纵向推动力，从各个方向来承受负荷能力，型钢断面几何指标受到一定因素的影响，往往需要建立抗弯截面模量。
对于型钢的几何外形预设，以保证抗弯截面，能够承受荷载，并且进行调整型钢外形时发挥作用。
在进行型钢的几何外形设定之后，方能使得型钢受力处于良好状态，保持平稳性标准，符合临界面面积要求。
还有一种是预留没注支护，这种支护存在一定的缺点，当前已经逐渐被替代。
还有一种预留煤柱支护，一般是进行预留充足的煤柱，保证回风平巷规避支撑，压力峰值，在不影响周边煤层开采的过程下，降低周边巷道的负荷，将煤柱支撑压力转移至底部，加大维护系数度。
2 煤矿井下巷道掘进时采用支护技术的常见问题从当前实际开采过程中，可以看到采用的支护技术容易受到各种因素干扰，例如围岩突然发生变化和破坏，突然的冒顶事故发生、围岩变形等，针对各种影响因素产生的危害对于巷道掘进过程中采用的支护方案要进行充分的论证，采用现场勘查的方法，将各种因素考虑在先。
浅谈我国煤矿巷道掘进装备技术
１ 煤 巷高 效掘进 方 式
我同煤巷高效掘进 方式 主要 有三种 ：第 一种 是综 合机
１ 由 于煤 泥 的 网 格 重 构 和 破 坏 是 一 个 互 逆 的 过 程 ，对 ）
１１ 综合机 械化 掘进 ．
泥 膏 体 搅 拌 除 杂 仓 同 时 实 现 了搅 拌 和 除 杂 两 道 工 序 。
［ 赵学义 ，付建卓 ，崔玉江 ，吴淼 ．煤泥 的流变特性实验研究 ４］ ［］ Ｊ ．中国矿业大学学报 ，２ｏ ｏ ６，３ （ ） ５～７ ． ５ １ ：７ ８
［ ］ 马 星 民 ，刘 元 成 ，王 黔兴 ，吴 淼 ． Ｃ Ｊ０ 型旋 转 除 渣 机 的 研 ５ Ｚ２
６ ～７ ７ ４．
够及 时排 出搅拌好 的煤泥 ，不会发生重 复搅拌 ，提高 了搅拌
仓 的效 率 ，减 少 了能 量 消耗 ，符 合 国 家低 碳 环 保 的要 求 。
３ ）在现有技术 中，煤泥的预处理包括煤泥 的搓和破碎 及筛分两道工序 ，工艺 复杂 ，设 备多 ，投 资 成本 高 ，而煤
综 合 机 械 化 掘 进 在 我 国 国有 重 点 煤 矿 得 到 了广 泛 应 用 ，
社会及经 济效益 。实 践表 明其具 有下列 优点 ：① 能够连 续 搅拌 和出料 ，实现 了搅拌 与输送 连续工 作 的性能 匹配 ；② 除杂效果 良好 ，节省 了筛分 设备 和缓存 设备 的投资 ，降低 了投 资成本 ；③ 简化了生产工艺 ，提 高了生产效率 。
煤
炭
工
程
２１ 第 １ ０ ０年 ０期
浅 谈 我 国 煤 矿 巷 道 掘 进 装 备 技 术
煤矿巷道掘进支护技术存在问题及对策措施
煤矿巷道掘进支护技术存在问题及对策措施摘要：在煤矿巷道施工中，需要将支护技术应用于煤壁和顶板中，借此提高围岩和顶板的稳定性。
支护技术的可靠性、安全性、直接关系到施工巷道的安全生产。
本文根据当前煤矿掘进巷道支护技术的不足，提出几种对策，以期为目前高效安全施工的隧道施工提供参考，推进矿井生产的井然有序。
关键词：煤矿巷道掘进；支护技术；现场存在问题；对策措施引言：随着社会和经济的发展，人们的日常生活和生产活动对煤炭的需求不断增加，出现了更多的煤矿开采项目，煤矿巷道的开挖也在逐步增加。
常规的锚喷网支护技术是隧道施工中常用的一种方法，但由于开采工程的增加，矿山建设的条件、内部结构日趋复杂，煤矿巷道开挖施工中，由于邻近空采区和覆盖层的影响，目前采用的巷道支护技术与工艺还有待完善，这些问题的出现，给隧道施工的质量和安全带来了很大的影响。
因此，在煤矿施工中，要确保安全生产，必须解决顶板支护中出现的问题。
一、煤矿巷道在掘进施工与支护技术中容易出现的问题（一）支护工艺安全管理缺失目前，煤矿企业还没有充分认识到顶板支护的重要性，其遭到忽略，在工作面、顶板发生破碎、采动压力引起顶板塌陷等问题上，没有采取有效的措施，从而造成了煤矿顶板的严重安全事故。
其次，在隧道施工中，施工队伍缺乏对顶板支护的安全管理，在巷道支护后，没有及早发现支护的质量问题和支护的故障，特别是炮掘巷道的爆破振动影响，支护的失效次数增加，如果不合理或不及时地采取了相应的措施，巷道冒顶事故是很常见的[1]。
(二)不合理的支护技术有些矿井正在建设过程中，过分强调经济效益，为了节约生产费用，在掘进巷道施工中，所使用的支护材料不符合安全标准，比如，不同的煤层性质、不同的硬度，对支护材料的要求也有所不同，对石炭二叠纪煤层这样松软的煤层，必须提高支护材料的品质，因此，在进行巷道支护时，必须依据现场实际情况，选用合适的支护材料，保证施工安全、有效。
在掘进巷道的支护设计中，应按照设计单位的设计要求操作，有些设计单位在规划设计上有盲目性，没有依据巷道的受压情况和顶板的围岩情况而进行设计，在工程现场，由于没有采用适当的支护设计方案，导致了断裂破碎区的破坏。
巷道快速掘进技术与装备发展现状
巷道快速掘进技术与装备发展现状1引言随着我国煤矿综采技术、综采设备以及矿井配套设施的快速发展，综采工作面的开采强度成倍增加［1］。
原煤产量由2000年0.998Gt激增到2014年的3.87Gt。
2016年，全国原煤产量有所下降，但产量依然保持在3.3Gt以上，因此井下掘进工程量飞速剧增，“采掘失衡、掘进滞后回采”的矛盾一直存在并日益加剧。
采掘工作面的比例（弟掘）从2001年的1 ：2.25提高到2011年的1 ：3.20。
2011年，万吨原煤巷道掘进率已经激增到12.86m［2］。
种种数据表明，巷道的掘进技术水平和装备的机械化、自动化、智能化的发展仍然落后于回采的技术和装备水平，巷道的掘进速度已经滞后于煤炭生产的需求［3］。
尤其是神东矿区特大型现代化高产高效千万吨级的工作面，使得年消耗回采巷道的速度飞速增长，从而使得巷道掘进成为制约矿井高产、高效集约化生产的关键环节。
高效自动化、集约化、智能化是保证矿井高产高效的必要条件，也是未来巷道掘进技术和掘进装备的发展趋势。
2 煤巷及半煤岩巷传统掘进技术20世纪80年代以后，我国对煤矿设计进行了改革，取消了岩石集中平巷布置方式，将开拓巷道和采准巷道均布置在煤层中，降低了巷道掘进的难度，增加了煤巷在井巷工程中的比例，有利于提升矿井的整体巷道掘进速度。
目前，煤矿掘进巷道中大量的是煤巷，约占总掘进巷道工程量的70%［4］。
2.1悬臂式掘进机配套单体锚杆钻机作业线20世纪60年代，我国开始研发悬臂式掘进机，主要以30〜50kW的小功率掘进机，并进行工业试验［5］。
80年代初引进AM50型、S-100型两种典型掘进机机型，同时加强对引进掘进机的消化吸收工作，并根据我国特有的地质条件和生产工艺积极改进、研发适合的掘进装备［6］。
经过30多年的消化吸收和自主研发，目前我国已具有以中国煤炭科工集团太原研究院为代表的多家先进的掘进机生产企业，研制出轻型、中型、重型3大系列10多种型号的掘进机，截割功率50〜315kW,截割岩石硬度f4〜f12,截割巷道断面3.8〜42m2,整机截割能力和稳定性已达到国际领先水平。
煤矿井下掘进中的巷道支护技术
2021年第2期2021年2月煤炭资源是地球上分布最广和储量最多的常规能源。
开采煤炭资源的方式主要有两种[1]，即露天开采和井工开采。
两种方式各有利弊。
井工开采需要在地下掘进巷道直抵煤炭矿层，因而不需要进行大量地表剥离作业，在经济投入上相比露天开采划算，但随着井工矿煤炭开采产量、开采深度的逐步加大，井下安全保障措施显得尤为重要。
井巷支护结构是增强巷道围岩稳定性的基础结构，同时也是井下安全掘进的前提保障。
随着矿井开采深度的不断增加，井巷掘进过程中地质条件及围岩应力变化显著，对巷道支护工艺的要求也越来越高。
因此，在制订巷道支护方案时，要结合不同地质、含水条件及采动影响选取不同的支护技术，以保障井巷掘进工作的顺利开展。
1巷道支护的重要性煤矿井下各个生产过程中，围岩控制是尤为重要的环节。
围岩控制措施主要有降低围岩应力、提高围岩固结稳定性和选择合理的支护方式，巷道支护效果直接关系到职工生命安全。
回采工作面煤层开采作业引起巷道岩体应力重新分布，围岩受回采影响发生变形[2]，致使围岩应力按原压力的数倍增长，此时选取正确适宜的巷道支护技术是控制围岩压力、防范围岩失稳的主要手段。
2巷道围岩压力分类2.1松动压力松动压力指塌落的岩体重力直接作用在支架结构上的压力，按作用位置不同划分为侧向和竖向压力。
支护结构未能有效控制围岩变形，围岩垮塌形成松动圈[3]主要表现为顶板压力显现严重。
2.2形变压力围岩的形变压力主要指的是围岩变形受到支护结构约束作用而产生的压力。
围岩压力、支护时间和支护结构刚度对其均有影响[4]。
巷道支护结构中，为适应形变压力变化趋势，在设置好衬砌后，可选取柔性支护技术，避免围岩位移过大使形变压力转变成松动压力影响巷道正常施工作业。
实际施工中，松动压力和形变压力通常并存。
按围岩的结构特性划分，形变压力又分为弹性、塑性和黏性三种类型[5]。
2.3膨胀压力膨胀压力指围岩吸水膨胀，岩体崩解引起的压力[6]。
其展现形式与围岩形变压力类似，但内部变形作用机理完全不同。
煤矿井下掘进中的巷道支护技术
煤矿井下掘进中的巷道支护技术摘要：在煤矿井下掘进开采过程中，当掘进设备不断向前移动时，对煤矿巷道的顶板与围岩进行强化稳固是必不可少的，必须通过相关技术和设施加以支护。
但是，如果在支护煤矿顶板与围岩的过程中，掘进活动与支护工作同时进行，就会降低煤炭开采的效率，导致成本大幅提升。
因此，想要提高煤炭开采效率，提升煤炭开采量，对支护模式进行优化和创新是必不可少的。
下面本文就煤矿井下掘进中的巷道支护技术进行简要探讨。
关键词：煤矿；井下掘进；巷道支护技术；1巷道支护的重要性煤矿井下各个生产过程中，围岩控制是尤为重要的环节。
围岩控制措施主要有降低围岩应力、提高围岩固结稳定性和选择合理的支护方式，巷道支护效果直接关系到职工生命安全。
回采工作面煤层开采作业引起巷道岩体应力重新分布，围岩受回采影响发生变形，致使围岩应力按原压力的数倍增长，此时选取正确适宜的巷道支护技术是控制围岩压力、防范围岩失稳的主要手段。
2煤矿巷道掘进施工与支护技术存在的问题2.1煤矿巷道支护技术中的安全问题在对煤矿巷道进行支护时，大部分难题均是由外来的作用力造成的，比如，部分煤矿巷道在地质力学上较低，导致煤矿巷道的正常掘进受到影响，进而严重降低了煤矿开采的效率。
在开展煤矿巷道掘进工作时，最常用到的方式包括锚喷与爆破两大方式，在爆破与锚喷的综合作用下能够充分提升施工速度和质量。
在具有确切爆破点以后方可使用爆破法，爆破点的勘测与明确则是通过人工完成的，而对锚喷工艺的运用必须是在光面爆破的基础下进行的。
2.2地质构造异常复杂地质条件同样会给煤矿巷道的掘进活动带来较大影响，对于这类问题大都采用比较成熟的顶板支护技术来解决，并且还要在实践中根据实际情况进行适当调节。
一般煤矿周边区域的地质环境也是非常复杂多变的，稳固型的地质环境十分少见，但在稳固的地质环境能够促进支护工作和掘进活动的顺利进行。
如果是处在地质环境复杂的情况下，就需要对掘进方式和速度进行适度调节，另外对于巷道支护的稳固性也必须进行提升。
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煤矿井下巷道掘进与支护技术及装备
提纲：
一、煤矿井下巷道掘进技术及装备
二、煤矿井下巷道支护技术及装备
三、煤矿井下巷道掘进与支护一体化技术及装备
四、煤矿井下巷道掘进与支护系统的安全性分析
五、煤矿井下巷道掘进与支护未来发展趋势
一、煤矿井下巷道掘进技术及装备
煤矿井下巷道是不可避免的，是煤矿生产的必要环节。
常见的巷道掘进方法有人工掘进、机械掘进等，而其中最主要的发展趋势是机械化掘进。
机械化掘进所用的主要装备有：钻机、掘进机、装载机、矿用汽车、爆炸设备等。
其中，掘进机的掘进工作性能是判定掘进机能否适应井巷掘进的关键，掘进机的发展改变了传统巷道掘进工作方式，缩短了掘进周期，提高了掘进速度。
二、煤矿井下巷道支护技术及装备
巷道支护是保证井巷安全、顺利通行的关键环节。
传统的巷道支护方法主要有木材支架和金属支架，这些方式已经逐渐被新的支护技术所取代。
目前常用的巷道支护技术有预制仓板支护、网状钢架支护、喷锚支护、高分子材料支护等。
其中，网状钢架支护具有高强度、轻质化、易施工等特点。
三、煤矿井下巷道掘进与支护一体化技术及装备
煤矿井下巷道掘进与支护一体化技术被誉为掘进支护领域的新技术，是传统巷道掘进工艺不可替代的突破口。
它集掘进、支护为一体，自动精准，对地层破坏小，施工效率高等。
目前常用的一体化装备有深部掘进支护装备和全尾巷道掘进支护装备。
四、煤矿井下巷道掘进与支护系统的安全性分析
经过多年发展，煤矿巷道掘进与支护技术不断提高，工程效益也得到了显著提升。
然而，巷道掘进与支护在施工过程中存在安全隐患和经济风险。
常见的巷道安全问题有塌方、支架断裂等。
因此，在工程施工前需对地质条件进行评估和掌握，对施工操作应严格监督，提高巷道运行安全性。
五、煤矿井下巷道掘进与支护未来发展趋势
未来，煤矿井下巷道掘进与支护将更趋精细化，装备高度智能化。
随着互联网应用的普及，云计算、物联网、大数据等技术将渗透到巷道掘进与支护行业，为煤炭行业生产提供更好的技术支持。
同时，也需要加强煤矿未来可持续发展，降低煤炭行业对环境的影响，实现节能减排。
案例：
1、2009年恒源祥煤矿事故。
该煤矿因巷道开采不规范，导致
煤层冲击破坏，煤层松动造成巷道坍塌，造成大量煤工死亡。
2、2012年新疆红山煤矿事故。
该事故是因为煤矿巷道支护工
程不力，而导致上百矿工被困井下。
3、2014年吉林船营煤矿事故。
该煤矿巷道掘进与支护不规范，导致矿井内部瓦解和塌方，造成数十人死亡。
4、2016年陕西榆林平长煤矿事故。
该事故是因为在煤矿巷道
掘进过程中未能及时发现地质灾害隐患，导致巷道坍塌，煤工被困和死亡。
5、2018年贵州恒大煤电公司事故。
该事故由于煤炭公司未能
严格按照安全规范操作，导致巷道掘进和支护工程存在隐患，最终造成数十名煤工死亡。