巷道支護(hù)技術(shù)在煤礦井下掘進(jìn)中的應(yīng)用研究

麻龍斗

摘 要：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展，煤礦井下支護(hù)技術(shù)日益完善，趨于成熟，并顯著提升了采掘效率、增加了煤炭產(chǎn)量、強(qiáng)化了生產(chǎn)安全。煤礦井下巷道掘進(jìn)既要選擇適宜的施工設(shè)備與可行的施工工藝，還要結(jié)合礦井的具體情況科學(xué)設(shè)定巷道掘進(jìn)速度。筆者將結(jié)合現(xiàn)有的工作經(jīng)驗(yàn)，淺談巷道支護(hù)技術(shù)，希望能夠?yàn)榫戮蜻M(jìn)工作的開(kāi)展提供參考。

關(guān)鍵詞：巷道支護(hù)技術(shù)；煤礦；井下掘進(jìn)；應(yīng)用

在煤礦企業(yè)中，巷道掘進(jìn)工作具有長(zhǎng)期性和系統(tǒng)性，除要結(jié)合地質(zhì)條件有效管控掘進(jìn)速度外，還應(yīng)合理挑選施工工藝，科學(xué)選取掘進(jìn)設(shè)備，依托地質(zhì)勘探技術(shù)，有效、安全開(kāi)展巷道掘進(jìn)工作。為進(jìn)一步保障巷道掘進(jìn)，提升支護(hù)效果，本文將深入研究巷道支護(hù)技術(shù)。

1 巷道圍巖控制

對(duì)于煤礦生產(chǎn)而言，巷道圍巖控制和支護(hù)密切相關(guān)，因此，若想有效開(kāi)展巷道支護(hù)工作，則一定要掌握與圍巖控制相關(guān)的理論?，F(xiàn)階段，在巷道圍巖控制中主要存在下述觀點(diǎn)：新奧法則，該法則指出巷道圍巖自身?yè)碛凶匀怀休d能力，要求圍巖與護(hù)體組建趨于平穩(wěn)的支撐圈；冒落拱理論，該理論指出圍巖自身?yè)碛凶匀怀休d能力，可在巷道上方位置可形成自然平衡拱；圍巖卸壓法與弱化法，該法則主要借助支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)來(lái)改進(jìn)支護(hù)架結(jié)構(gòu)，釋放一定圍巖能量，同時(shí)，吸收特定的圍巖能力，從整體層面改善圍巖的穩(wěn)定性。將巷道劃分成多個(gè)關(guān)鍵承載區(qū)和次承載區(qū)，其中壓縮區(qū)尾部主要表現(xiàn)在圍巖深部，為進(jìn)一步保障維護(hù)巷道中尚不清晰的關(guān)鍵承載區(qū)，在巷道周邊存在張拉區(qū)，一般為次承載區(qū)，應(yīng)借助支護(hù)加固來(lái)增強(qiáng)承載力。

2 巷道支護(hù)概述

2.1 巷道支護(hù)技術(shù)

對(duì)于巷道支護(hù)技術(shù)而言，不管是從方法手段，還是從理論層面來(lái)說(shuō)，它都具有多元化特性。從宏觀層面著手，主要存在圍巖支護(hù)、加固與多元支護(hù)等不同技術(shù)。其中圍巖支護(hù)也是被動(dòng)支護(hù)，以金屬支架支護(hù)為代表，借助金屬支架作用于巷道圍巖表面，以此來(lái)規(guī)避或者控制圍巖變形。此種支護(hù)屬于臨時(shí)性支護(hù)，在具體的使用過(guò)程，存在一定的隱患，安全性不高；圍巖加固屬于主動(dòng)支護(hù)，以錨桿支護(hù)為主，隨著技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)日益成熟，支護(hù)力度作用于圍巖中的巷道，不僅可支護(hù)巷道圍巖表層，還可調(diào)整圍巖變形周期；多元支護(hù)是一種最為常用的巷道支護(hù)技術(shù)，也被叫做復(fù)合支護(hù)，同時(shí)使用幾種支護(hù)形式。

2.2 支護(hù)形式

2.2.1 預(yù)留煤柱

這是一種傳統(tǒng)的支護(hù)。在巷道中，因其上區(qū)段為運(yùn)輸平巷，其下區(qū)段是回風(fēng)平巷，所以，可提前在這兩個(gè)部分預(yù)留充足的煤柱，進(jìn)而保證回風(fēng)平巷可規(guī)避支撐壓力峰值。此種支護(hù)比較簡(jiǎn)單，便于通風(fēng)排水。然而，此種支護(hù)也存在缺點(diǎn)，成本耗費(fèi)較多，若煤柱出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p失，則會(huì)加大維護(hù)系數(shù)度；若把煤柱支撐壓力轉(zhuǎn)移至底部，則可能降低周邊巷道的牢固性，還會(huì)影響周邊煤層的開(kāi)采工作。

2.2.2型鋼支護(hù)

型鋼的剛韌性較強(qiáng)，并具有較高的抗壓性和較強(qiáng)的抗剪能力等。在巷道中，內(nèi)部支架主要肩負(fù)橫向負(fù)載，承受縱向推圖動(dòng)力，因此，應(yīng)從水平和縱向著手來(lái)準(zhǔn)備所能承受的負(fù)荷能力。同時(shí)，抗彎截面模量還會(huì)影響型鋼斷面的幾何指標(biāo)，由此可知，盡可能保證抗彎截面模量等同于巷道支架所具備的承負(fù)能力。另外，型鋼的幾何外形還會(huì)影響支架的性能。在處理和調(diào)整支護(hù)型鋼外形時(shí)，應(yīng)盡量符合臨界面面積，適應(yīng)平穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn)，確保受力處于良好狀態(tài)。

3 煤礦井下掘進(jìn)過(guò)程巷道支護(hù)的應(yīng)用情況

支護(hù)是指控制圍巖運(yùn)動(dòng)，以此來(lái)提升穩(wěn)定性，進(jìn)而為煤礦生產(chǎn)的安全進(jìn)行提供保障。近年來(lái)，煤礦開(kāi)采技術(shù)日益完善，巷道掘進(jìn)支護(hù)更加成熟。雖然，加大了在支護(hù)工藝中的探究力度，投入了較多的精力，可行、合理、有效的支護(hù)方案的價(jià)值也得到充分發(fā)揮，顯著提升了掘進(jìn)效率，增加了掘進(jìn)安全，減少了建設(shè)周期，適應(yīng)大規(guī)模采掘，滿足高強(qiáng)度采掘標(biāo)準(zhǔn)，但是，從另一層面而言，巷道掘進(jìn)深度的增加與掘進(jìn)布置方式的改變，繁瑣、惡劣的生產(chǎn)條件要求提升支護(hù)水平。在這一背景下，現(xiàn)行的支護(hù)技術(shù)存在不足，這是因?yàn)椴糠置旱V企業(yè)為縮減成本投入，降低在支護(hù)設(shè)備方面的維護(hù)力度，更新不及時(shí)，使得設(shè)備低效工作，進(jìn)而降低了生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。這一不足主要體現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)勘查中，支護(hù)形式不滿足生產(chǎn)需求，人員的技術(shù)水平不符合設(shè)備的性能?；谏鲜鰡?wèn)題，企業(yè)一定要重視宣傳教育，讓每一位煤礦工作人員均明確支護(hù)的重要性，通過(guò)合理、有效的改善對(duì)策，有效發(fā)揮支護(hù)技術(shù)的價(jià)值，切實(shí)保障巷道的安全掘進(jìn)。

4 應(yīng)用對(duì)策

4.1 科學(xué)選擇支護(hù)方式

現(xiàn)階段，在礦井掘進(jìn)過(guò)程中，主要使用金屬支架、錨桿和預(yù)留煤柱等支護(hù)形式。在實(shí)踐活動(dòng)中，應(yīng)參照圍巖強(qiáng)度，結(jié)合發(fā)展與運(yùn)動(dòng)情況選擇適宜的支護(hù)方式。通常，錨桿支護(hù)在增強(qiáng)圍巖強(qiáng)度方面具有顯著效果，支架支護(hù)以及混凝土支護(hù)可大幅度優(yōu)化圍巖的運(yùn)動(dòng)情況。平穩(wěn)、牢固性巷道一般選擇剛性支護(hù)，平穩(wěn)性不良的巷道則采用伸縮性支護(hù)，進(jìn)而應(yīng)對(duì)采動(dòng)所帶來(lái)的影響。編制和設(shè)計(jì)支護(hù)方案時(shí)，確保巷道圍巖可出現(xiàn)變形，進(jìn)而待圍巖表層巖體被損壞后可釋放一定的高應(yīng)力，以此來(lái)降低變形量，有效發(fā)揮關(guān)鍵承載結(jié)構(gòu)的作用，同時(shí)，維持次承載結(jié)構(gòu)處于平穩(wěn)狀態(tài)。另外，還應(yīng)選擇適宜的支護(hù)機(jī)會(huì)，科學(xué)選擇支護(hù)強(qiáng)度，充分釋放淺部圍巖應(yīng)力。在實(shí)踐活動(dòng)中，主要采用多種支護(hù)方式共同做種的復(fù)合支護(hù)形式，以此來(lái)提升工作性能。

4.2 提升安全意識(shí)，注重技術(shù)培訓(xùn)

提升煤礦企業(yè)全體人員的生產(chǎn)意識(shí)，這是優(yōu)化支護(hù)工作的必要條件，企業(yè)的管理人員應(yīng)率先改進(jìn)以往的支護(hù)觀念，明確支護(hù)技術(shù)水平的提升在效益增加、生產(chǎn)效率提高和競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)方面的推動(dòng)作用，增加資金投入，強(qiáng)化宣傳與培訓(xùn)，促進(jìn)信息反饋，改善支護(hù)現(xiàn)場(chǎng)管理，同時(shí)，把工藝原理培訓(xùn)緊密融入到實(shí)訓(xùn)考核中，讓企業(yè)員工正確認(rèn)識(shí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，有效掌握操作規(guī)程，緊追新技術(shù)的發(fā)展腳步，大力推廣新技術(shù)，進(jìn)而適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)需求。

4.3 建立科學(xué)的監(jiān)測(cè)體系

支護(hù)監(jiān)測(cè)的工作內(nèi)容為：借助圍巖發(fā)展情況指標(biāo)的加工與搜集，全面掌握運(yùn)動(dòng)規(guī)律，明確支護(hù)效果，以此來(lái)為支護(hù)系統(tǒng)的改善提供參考與依據(jù)，同時(shí)，加工與搜集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)本著系統(tǒng)、準(zhǔn)確和有效的原則。在井下掘進(jìn)階段，一定要密切追蹤巷道支護(hù)效果，借助合理的方法科學(xué)分析圍巖情況，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，進(jìn)而找到安全隱患，有效改進(jìn)，進(jìn)而為巷道施工的正常開(kāi)展提供保障。另外，監(jiān)測(cè)結(jié)果還影響著工程驗(yàn)收情況，可為驗(yàn)收提供真實(shí)的數(shù)據(jù)資料，還可豐富支護(hù)實(shí)踐。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，煤炭企業(yè)的發(fā)展陷入了瓶頸期，產(chǎn)能不斷下降。為扭轉(zhuǎn)這一局面，實(shí)現(xiàn)煤炭企業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，應(yīng)加大在巷道支護(hù)技術(shù)中的研究，靈活應(yīng)用支護(hù)技術(shù)，縮減生產(chǎn)成本，提升安全性，進(jìn)而為煤炭企業(yè)創(chuàng)造大量的效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭松春.巷道支護(hù)技術(shù)在煤礦井下掘進(jìn)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì).2015（03）：165.

[2] 楊磊，高遠(yuǎn).探析煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)[J].河南科技.2013（17）：38-39.

[3] 韓躍兵，盧博軍，王楠，等.煤礦井下掘進(jìn)技術(shù)的推廣和應(yīng)用探討[J].河南科技.2013（15）：14.

[4] 郭樹(shù)林.煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)淺析[J].現(xiàn)代礦業(yè).2014（08）：120-121.

[5] 耿志剛.提高煤礦井下掘進(jìn)單進(jìn)水平的方法[J].科技與企業(yè).2013（02）：168.

[6] 周玉龍.煤巷錨桿支護(hù)快速掘進(jìn)技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)業(yè)家.2012（16）：137-138.

[7] 劉衍杰，王延彬.煤巷錨桿支護(hù)工藝推廣問(wèn)題與建議[J].中國(guó)煤炭工業(yè).2007（03）：44.