连采掘进巷道稳定性控制技术探讨

连采掘进巷道稳定性控制技术探讨
摘要：煤炭是目前全人类生存所需的主要能源物质之一，虽然我国煤炭占一
次能源消费比例在持续降低，但在2020年一次能源消费中，我国煤炭能源占比
仍处于高位达56.8%，世界煤炭能源占比为27%左右。

预计“十四五”期间，我
国年均煤炭消费量约为41亿t，占比保持在40%以上，加之我国“富煤、缺油、
少气”的资源禀赋特征，在未来相当长的一段时期内，煤炭仍将是我国最稳定、
最可靠的基础能源。

本文对连采掘进巷道稳定性控制技术进行分析，以供参考。

关键词：连采掘进巷道；稳定性；控制技术
引言
远古生物深埋地底，自然环境经过上千年的发展演化，最终形成了丰富的能
源宝藏，其中人类最为常用的能源宝藏是煤炭。

受历史发展及地壳活动因素影响，深埋煤矿的地形地貌各不相同，这对煤矿开采工作提出了严峻挑战。

连采机是煤
矿开采主要设备，其根据开采地区地形地貌采用不同的动力能源及材料制成，总
体来看，因其开采能源种类单一，只能在性能上做出区别。

而与连采机一同作业
的顶板支护技术则不同，它属于安全设备，需要在开采前进行工作，要在前期对
地下情况作出深入分析才能实施。

1顶板支护技术类型
1.1锚杆支护
锚杆支护主要由托板、支架和网构成。

锚杆如同船锚一样，要有一个固定点。

锚杆支护中起“锚”作用的是支架，其建立的大致轮廓能将整个顶板支护固定在
一个点上，为托板和网起到固定连接作用。

锚杆支护技术中，托板作用最大，它
可以起到最重要的支撑保护作用，还可以支撑井下石壁。

井下作业时，连采车作
业应小心谨慎，即使地下勘测情况预测再完善，也可能出现一些未预测的结构，
一旦发生塌方事故，后果不堪设想。

托板在支撑作业环境时，能够保证外界不发
生力量偏差，防止对支柱产生下压作用。

锚杆支护中“网”也同样起到防护作用。

连采车作业或工作人员进行挖掘时，周围会发生石子脱落现象，网可以避免碎石
袭击。

1.2矿用支护型钢
要保证建筑工程质量，就要保证用料质量。

煤矿井下工作中，无论是工作人员，还是公共财产，都处于危险环境，为保证人身和财物安全，支架用料一定要
过关。

煤矿井下一般采用型钢，利用其质量好、形状符合要求的优势发挥作用。

矿用支护型钢中，型钢形状主要有圆形、半圆形和椭圆形。

这几种形状无论是在
支撑力上还是在井下矿洞构造符合度方面，都是很好的选择。

2煤矿巷道掘进施工工艺
2.1液压钻车钻爆掘进
液压钻车钻爆掘进是一种应用较为广泛的煤矿巷道掘进施工工艺，其炮眼打
制以及锚杆支护构建主要通过液压钻车的使用来实现[3]。

在爆破时，应注意液
压钻车必须和工作面保持足够的安全距离，否则将于可能损坏压钻车。

在爆破后，还涉及到包括打炮眼、装药、爆破、临时支护、永久支护、排矸、喷浆等诸多工
艺要点，需要施工人员按照上述顺序，采用“装岩机+梭车+矿车”的方式依次完成。

2.2连续采煤机掘进
连续采煤机掘进主要应用于断壁开采以及煤炭巷道的掘进作业领域。

连采机
的特色在于开发了喷雾灭尘、切割、行走、转运四个功能模块，能妥善应对煤炭
掘进作业的实质需求。

就现有技术手段而言，连续采煤机具备先进的电气系统、
液压系统，具有截割机构、行走机构、装运机构，同时配备有煤矿巷道掘进必须
的冷却喷雾除尘装置以及安全保护装置，配置相对比较全面，机械化水平较高。

在使用连续采煤机掘进模式时，除却极少数特殊情况，基本不会涉及到人力劳动，但需要相关人员定期对设备运转情况进行检测，并结合具体需要展开必要维护。

连采机可实现两到三条巷道同时掘进，掘进深度高达1000m。

值得注意的是，相
关施工人员务必注意控制相邻巷道的距离和间隔，为机器以及车辆的调动预留出
充分的空间，同时为施工人员创造相对舒适的通风条件。

具体来说，当连采机在
某一条巷道进行施工作业时，会将载割的煤运输至运输车上，经由粉碎机进行粉
碎处理传送至地表。

当工作到一定距离后，连采机就会进入其他巷道继续进行作业。

2.3人工钻爆掘进
人工钻爆掘进是一种相对比较传统的煤矿巷道掘进工艺，对人工的依赖性较强，因此在现代煤矿掘进工作中已经展现出了明显的不适应性。

具体来说，人工
钻爆掘进对劳动者的体力劳动投入强度具有极高要求，人员一旦出现误操作，极
有可能会导致安全事故爆发，容错率较低。

因此，在现代煤矿巷道掘进工作中，
只有在其他掘进方式使用条件受限的情况下，才会考虑人工钻爆的使用。

32305工作面连采连掘巷道控制技术
W23052、W23053巷道采用连采机掘进，掘进过程对巷道稳定控制的要求高，
借鉴矿井其他巷道支护实际，确定采用强力锚网与锚索联合支护方式，见图4。

顶锚杆杆体为Φ22mm螺纹钢，长度2400mm，型号为MSGLW-500/22×2400，树脂
加长锚固，采用两支锚固剂一支规格为MSK2335、另一支规格为MSZ2360，钻孔
直径为30mm，锚固长度为1200mm。

钢筋托梁采用Φ16mm钢筋，宽度为100mm。

拱形高强度托盘长×宽×高为150mm×150mm×10mm。

网片孔径为100mm×100m m，规格为3000mm×1300mm的钢筋网护顶，网片之间相互搭接100mm。

顶锚杆排距为1000mm，每排6根，间距1000mm，靠近巷帮的顶锚杆距巷帮250mm，安设角度与
巷道竖直线成10°（向外），其它与顶板垂直。

顶锚索采用Φ22mm的单根钢绞线，长度7300mm，型号为SKP22-1/1720-7.3；树脂加长锚固，采用三支锚固剂
一支规格为MSK2335、另两支规格为MSZ2360；钻孔直径为30mm，锚固长度为
1970mm。

拱型高强度调心金属托盘长×宽×厚×孔直径为
300mm×300mm×16mm×26mm。

顶锚索间距为2000mm，距帮1750mm，锚索每排2
根，排距2000mm，与顶板垂直布置。

4巷道稳定性控制效果分析
在W23052、W23053巷道各布置一组测站对围岩变形量进行监测分析，围岩
表面位移监测周期为45d，顶板离层监测周期为120d。

巷道围岩两帮最大移近量
为22mm，为初始巷道两帮宽度的0.40%，顶底板最大移近量为21mm，为巷道初始
高度的0.55%，其中，顶板下沉量为9mm，底鼓量为12mm，底鼓量占顶底总移近
量的57%；监测周期内，测站处浅部离层为0，深部离层为5mm，总离层值为5mm。

总体来看，整个掘进期间内两巷道变形量较小，围岩保持了较好的完整性，说明
锚网与锚索强力支护和煤柱留设宽度能够最大程度地减少巷道应力影响，减少巷
道断面变形量，保证巷道服务期间的安全稳定。

结束语
连采掘进巷道容易受巷道掘进应力叠加影响，影响程度与巷道半径和巷间距
离有关。

在考虑工作面开采和巷道开挖的双重作用下，确定巷间煤柱合理留设宽
度为45m，并且采用强力锚网与锚索联合支护方式进行支护。

在W23052、W23053
巷道进行现场应用后，两巷道围岩变形范围占巷道断面比例很小，锚网与锚索受
力较稳定，能很好地保证巷道服务矿井的正常安全生产。

参考文献
[1]张磊.煤矿井下连采机掘进巷道中顶板支护技术研究[J].内蒙古煤炭经
济,2019(18):204-205.
[2]王炎宾,苏向东.连采机单巷掘进工艺在巷道掘进中的实践应用[J].内蒙
古科技与经济,2019(07):98-99.
[3]池俊峰.连采机双巷快速掘进技术应用[J].煤炭工程,2018,50(S1):54-57.
[4]马王兵.浅谈煤矿巷道掘进工艺[J].内蒙古煤炭经济,2018(14):1-2+26.
[5]李慧平.连采机掘进工艺在综掘机掘进巷道中的应用[J].煤炭技
术,2017,34(08):218-220.。