摘要：自我国步入现代化发展进程以来，国家整体经济水平得到了很大程度的提高，而且也带动了相关行业的进一步发展。就从目前的情况看来，煤矿行业作为我国重点关注的对象之一，对国家的发展有着很大程度的影响，在科学技术高度发达的今天，煤矿井下开采技术得到了进一步的改进和完善。煤矿开采之前，相关采煤单位要对井下采煤技术及支护技术进行充分的了解和分析，结合实际情况将其应用到煤矿开采过程当中，从而提高采煤工作的质量和效率，为企业带来经济效益。
关键词：煤矿；井下采煤技术
1引言
我国作为煤炭资源较为丰富的国家，人们在日常生活当中会接触到煤炭资源，众多企业发展过程中也与煤炭资源息息相关。为保证社会发展煤炭资源需求供给，煤矿开采单位要对井下采煤工作予以足够的重视，要充分结合煤矿所处的地理位置来对采煤技术和支护技术进行合理的选择，保证采煤工作正常进行。
2现阶段常用井下采煤技术与采煤工艺特点分析
2.1快速推进技术
这一技术适用于硬厚顶与硬顶板条件下的煤矿开采，属于煤矿回采工艺，能够有效提升煤矿开采量，进而提高煤矿生产工作效率。快速推进技术完善了传统的回采工艺，更好地提升了煤矿企业开采效益。
2.2硬厚顶煤控制技术
这一技术具备较快处理速度，因而较为适用于埋深较浅、缺乏较大支撑力的硬厚顶煤开采过程，对开采过程中产生的采动影响有着较好的应对措施。硬厚顶煤技术的应用，是对高压注水裂缝处理与顶煤深孔预先爆破的综合运用。硬厚顶煤控制技术较好地适应了硬厚顶煤条件下煤层随采随冒特点，进一步提高了采煤回收效率。
2.3硬顶板预控技术
这一技术具备较好的可靠性与完全性，主要是在岩层上采用定向水力方法压裂，或是通过倾斜深孔进行岩层爆破采煤。硬顶板预控技术在井下开采应用，可以确保煤炭开采时的产量处于持续均衡状态，有效提升顶煤回收与回采效率。均衡状态下，岩层顶部煤层以既定距离坍落，便于顶煤定向定时破碎，确保井下采煤安全。
2.4缓倾斜薄煤层长壁开采技术
这是一种应用于薄煤层开采技术，常用设备包括采煤机、刨煤机等，这些设备具备体积小、功率大的特点，因此而具备较高的采煤效率，而且煤炭产出质量也相对较高。
3煤矿采煤掘进中支护技术的应用
基于锚杆理论，某矿区对该技术方法进行了试验以及推广应用。该巷道工作面的主要回采煤层为 3 号、4 号、5 号煤层，煤层平均厚度为 13.55m，煤层的稳定性较强、厚度较大，倾角在4°左右，是矿区井田内主要可回采的煤层。但是，该巷道通过的岩层结构复杂，由高岭质泥岩、高岭岩、砂质泥岩、炭质泥岩等构成。巷道煤层的顶板为炭质泥岩、粉砂岩等构成，巷道底板由粉砂岩、高岭质泥岩构成。本文着重论述的巷道为工作面的回风巷，巷道掘进方向顺应 3 号、4 号、5 号煤层的方向，巷道受到周边火成岩的影响，稳定性相对较差，顶板、底板断裂的可能性突出，且巷道周边的围岩稳定性不高，离层的概率高，有出现范围性破坏风险的可能性。巷道断面整体为矩形，高度为 33.9m，宽度为 5.5m， 其平均抗压强度为 13MPa，垂直应力约为 11MPa，水平主应力约为 13MPa。
3.1支护设计
利用 FLAC 进行数值分析，确定支护参考数据，在确定数值过程中，对多种支护方案进行了有效对比，结果为：在锚杆长度、锚杆直径不变的情况下，若锚杆的预紧力发生变化，那么，巷道围岩应力的分布状态也会发生变化，锚杆的预紧力矩为 200N/m 时，锚杆的预紧力为 60kN；锚杆的预紧力矩为 300N/m 时，锚杆的预紧力为 80kN；锚杆的预紧力矩为400N/m 时，锚杆的预紧力为 107kN。预应力和锚索的直径不发生变化的情况下，锚杆的长度和巷道围岩的应力分布状态有直接关系。锚杆长度和预应力数值不变的情况下，锚杆直径和巷道围岩的力场分布有直接关系。
预应力决定了锚杆支护体系的刚度、稳定性、安全性，FLAC 分析显示，在锚杆预应力控制在 20kN 左右时，锚杆支护在围岩中产生的最大附加应力大约在 0.25MPa 左右，但是，锚杆支护形成的应力约束区域相对较小，各个区域应力的分布状态相对孤立，不能形成一个完善且稳定的整体结构，若不断提高预应力值，锚杆支护形成的应力约束区域也就越大，根据测算，在预应力控制在 60kN 左右时，围岩中的最大附加应力约为 0.55MPa， 该矿区的巷道应力可得到全面约束，形成科学的支护体系，锚杆支护可发挥主动支护的作用。锚杆的长度越大， 锚杆支护产生的压应力影响厚度以及范畴也越大，但是锚杆的中上部分压应力却会因此减小，并且，在外部基础条件一定的情况下，锚杆达到长度越大，预应力施加作用越不明显， 锚杆支护体系的稳定性越差。
根据上述分析结果以及矿区既往的支护经验，确定巷道采用锚杆 + 锚索组合的支护体系，锚杆的直径为22mm，型号为 BHRB600，锚杆的长度为 2400mm，锚杆预应力力矩控制在 400N/m 以上，加固采用菱形金属网、4mm 钢带， 顶板锚固采用的锚索直径为 22mm，钢绞线材料为低松弛度预应力材料，长度为 8.3m，锚杆和锚索的比例为 2：3，均采用垂直支护的模式，锚索的预紧力控制在 125kN 左右。
3.2支护效果
在掘进的过程中，对支护体系以及围岩进行监测，掘进过程中，两帮的偏移量最大为 25mm，顶板的偏移量最大为16mm。回采过程中，受到回采过程的影响，围岩的应力分布状态发生较大的变化，存在围岩巷道轻微变形的情况，但是， 基本都在支护控制范围内，巷道的状态完全能够满足通风要求以及运输要求。
4煤矿井下采煤工艺地选择研究
现阶段针对煤矿井下采煤工作主要有四种工艺，它们适用对象与优点各有不同，在这种情况下为了提升采煤效率和质量，企业就必须根据煤矿井下实际情况进行选择。首先，普通机械化采煤工艺优点在于成本较低，可以很好地控制破煤、采煤与装煤等工序作业效率，因而它通常应用在一些地形条件不复杂且煤炭质量较低的煤矿井下开采中。其次，综合机械化采煤工艺优点在于井下开采效率高、能耗较低以及保证作业安全，其通常应用在煤层较为稳定、顶板条件良好的煤矿井下开采。再次，连续采煤机工艺优点在于成本比较低以及安全性高，由于该工艺对于煤矿地质要求偏高，它不仅要煤层深度和厚度适中，并且煤层结构还必须简单，因而它通常应用在大型煤矿井下开采中。最后，爆破采煤工艺优点在于技术与设备投入低、操作简便、容易管理以及适应性强，它通常应用在地质结构复杂的煤矿开采中。
结束语
综上所述，锚杆支护是当前国内煤矿巷道掘进主要采用的支护体系，主要通过对锚杆施加预紧力产生一定的压应力区，同时锚杆和锚索协同工作，形成一个完善、稳定的承载支护体系，并对巷道周边的围岩起到强化、稳固作用。大断面煤巷锚杆支护的稳定性和锚杆的长度、布置密度、锚杆材料、锚杆的直径、预应力、预紧力有直接关系，锚杆的强度、刚度、长度越大，那么，所需要施加的预应力也就越大。若巷道周边的围岩条件较差，且支护要求较高，应选择高质量的材料， 根据围岩的破碎情况以及离层可能性对锚杆的各项参数进行调整，以提高支护效果，构建安全可靠的支护体系。
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