煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析

摘要：煤炭采矿工程中，巷道掘进与支护是保障开采安全、提升开采效率的核心环节。本文结合煤炭开采实际需求，分析巷道掘进与支护技术的应用现状，探讨不同地质条件下掘进技术的选型要点，研究锚杆支护、喷射混凝土支护等主流支护技术的作用机理与应用优势，总结当前技术应用中存在的效率偏低、适应性不足等问题，提出针对性优化策略，为煤炭矿山巷道安全高效施工提供技术参考。

关键词：煤炭采矿；巷道掘进；支护技术；围岩稳定；应用优化

一、引言

煤炭作为我国能源体系的核心支柱，井工开采仍是主流方式，巷道掘进与支护直接决定开采安全与效率。随着开采深度增加、地质条件复杂化，巷道围岩应力增大、变形加剧，传统掘进与支护技术难以适配复杂工况。因此，系统分析巷道掘进与支护技术的应用，优化技术方案，对防范顶板垮塌、围岩失稳等事故，推动煤炭采矿工程高质量发展具有重要现实意义。（字数129）

二、煤炭采矿工程巷道掘进关键技术

2.1 综合机械化掘进技术

综合机械化掘进技术是当前煤巷掘进的主流技术，核心以悬臂式掘进机、掘锚一体机为核心设备，集成截割、装载、运输、临时支护等功能，实现掘进工序一体化作业。该技术适用于煤层稳定、围岩硬度中等的巷道，可减少人工干预，降低劳动强度，避免人工钻爆法的安全隐患。实际应用中，通过激光定向技术控制掘进精度，实时监测巷道断面尺寸，防止超挖、欠挖，同时配套除尘系统，改善作业环境，掘进效率较传统工艺提升30%以上。

2.2 钻爆法掘进技术

钻爆法掘进技术主要应用于硬岩巷道、半煤岩巷道及地质条件复杂的破碎地层，通过钻孔、装药、爆破实现岩体破碎，再配合出渣设备完成掘进作业。该技术灵活性强、成本较低，适配各类复杂地质，但对爆破参数设计要求极高。施工中需精准计算炮孔间距、装药量及爆破顺序，控制爆破震动对围岩的扰动，避免围岩破碎失稳；同时做好通风排烟，及时排出爆破产生的瓦斯、粉尘，保障作业安全。

2.3 快速掘进配套技术

快速掘进配套技术是提升巷道掘进效率的辅助核心技术，涵盖通风降尘、临时支护、智能监测等内容。通风降尘采用压抽混合通风方式，配合掘进机喷雾装置、水幕净化系统，降低粉尘浓度、排出有害气体；临时支护采用超前支架、单体液压支柱，快速支护裸露围岩，缩短空顶时间；智能监测通过传感器实时监测围岩位移、应力变化，动态调整掘进速度与支护时机，实现“掘进-支护-监测”协同推进，解决传统掘进工序衔接不畅的问题。

三、煤炭采矿工程巷道主流支护技术

3.1 锚杆支护技术

锚杆支护技术属于主动支护技术，通过将锚杆植入围岩深处，利用锚杆的抗拉、抗剪性能，将松散围岩与稳定岩体连接，形成整体承载结构，提升围岩自承能力。该技术适用于煤巷、半煤岩巷及中等稳定围岩巷道，具有施工便捷、成本低、支护效果好等优势。施工时需根据围岩硬度、地应力大小确定锚杆长度、间距及锚固方式，优先采用全长锚固工艺，配合钢带、金属网护表，防止围岩局部脱落，有效控制顶板下沉与两帮移近。

3.2 喷射混凝土支护技术

喷射混凝土支护技术是通过高压喷射设备，将速凝混凝土喷射到巷道围岩表面，形成连续致密的混凝土层，封闭围岩裂隙，隔绝空气、水对围岩的侵蚀，同时提供表面约束阻力，抑制围岩变形。该技术适用于破碎围岩、软岩巷道及易风化地层，可单独使用，也可与锚杆、锚索联合支护。施工中需控制混凝土配比、喷射厚度及喷射压力，确保混凝土层与围岩紧密黏结，避免空鼓、开裂，提升围岩整体稳定性。

3.3 联合支护技术

联合支护技术是结合两种及以上支护方式的优势，适配深部、高应力、极软岩等复杂困难巷道的支护技术，常见组合有锚杆-锚索-喷射混凝土、锚杆-金属支架、注浆-锚杆等。深部巷道围岩应力高、变形持续时间长，单一支护难以控制失稳，联合支护可通过主动锚固与被动支撑结合、围岩加固与应力释放协同，提升支护体系整体承载力。例如锚杆-锚索联合支护，锚杆控制浅部围岩变形，锚索深入深部稳定岩体，抑制深部围岩位移，适配大断面、高动压巷道。

四、巷道掘进与支护技术应用现存问题及优化策略

4.1 技术应用现存问题

当前煤炭巷道掘进与支护技术应用仍存在诸多不足。一是技术选型缺乏针对性，部分矿山未结合地质条件盲目选用综掘技术或锚杆支护，导致掘进效率低、支护失效；二是装备智能化水平不足，中小型矿山仍依赖人工操作，掘进、支护工序衔接脱节，安全风险高；三是支护参数设计不合理，锚杆间距、长度及喷射混凝土厚度未动态调整，难以适配围岩应力变化；四是监测体系不完善，缺乏实时围岩监测设备，无法及时预警变形失稳隐患。除此之外，现场还普遍存在工序时序错乱问题，多数班组为追赶掘进进度，刻意缩短围岩应力释放周期，在围岩内部应力未初步缓释时强行开展支护，极易出现后期锚杆剪切断裂、顶板离层渗水问题。

4.2 技术选型优化策略

技术选型需坚持“地质适配、安全高效、经济合理”原则，建立地质条件与技术方案匹配体系。煤层稳定、围岩硬度≤6的巷道，优先选用综掘技术+锚杆-喷射混凝土联合支护；硬岩巷道、围岩硬度≥8的地层，采用钻爆法+金属支架支护；深部高应力、软岩巷道，选用快速掘进技术+锚杆-锚索-注浆联合支护。同时结合巷道断面尺寸、开采深度调整参数，小断面巷道简化支护结构，大断面巷道强化支护强度，避免技术与工况脱节。在选型前期必须补充井下超前地质探测工序，利用瞬变电磁仪、钻孔窥视仪探明前方断层、陷落柱、含水裂隙分布，杜绝仅凭地表勘察报告直接定方案。

4.3 智能化升级与施工管理优化

推动掘进与支护装备智能化升级，引进掘锚一体机、智能锚杆钻车、自动化喷射设备，实现掘进、支护自动化作业，减少人工干预。搭建智能管控平台，整合围岩监测、设备运行、安全预警等数据，实现掘进速度、支护参数动态调控；优化施工管理，规范施工流程，加强作业人员技术培训，严格把控钻孔、爆破、锚杆安装、混凝土喷射等关键工序质量；建立质量验收机制，定期检查支护结构完整性，及时修复破损部位，保障支护体系长期稳定。同时要完善井下班组轮岗旁站制度，安排专职安全员对空顶距离、锚固扭矩两项核心指标逐点核验，依托矿用5G专网实现现场施工数据实时上传后台。

五、结论

巷道掘进与支护技术是煤炭采矿工程安全高效开采的核心保障，直接影响矿山生产安全与经济效益。综合机械化掘进、钻爆法掘进及快速掘进配套技术，可适配不同地质条件的巷道掘进需求；锚杆支护、喷射混凝土支护及联合支护技术，能有效控制围岩变形、防范失稳事故。当前技术应用仍存在选型不合理、智能化不足、管理不规范等问题，需通过精准技术选型、智能化装备升级、精细化施工管理等策略优化改进。未来，随着智能采矿技术发展，巷道掘进与支护技术将朝着智能化、高效化、协同化方向发展，为煤炭矿山安全、绿色、高效开采提供更坚实的技术支撑。

参考文献

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