淺談對大跨度矩形巷道支護技術(shù)的若干思考

王高偉

摘 要：陜北煤炭資源豐富，為我國煤炭最主要的生產(chǎn)區(qū)，近年來煤炭產(chǎn)量近3億t。由于產(chǎn)量和生產(chǎn)效率的要求，煤礦井下設(shè)備體型越來越龐大，由于產(chǎn)量對運輸?shù)囊蟮纫恍┝幸蛩?，煤礦巷道的斷面越來越大，跨度也越來越大。大跨度矩形巷道的支護技術(shù)就顯得格外重要。在所有支護技術(shù)中，錨桿支護能夠有效地提高煤礦巷道的穩(wěn)定程度，還能夠在最大程度上保持巷道不變形。隨著對支護技術(shù)的研究不斷加深，煤礦企業(yè)的安全、經(jīng)濟效益也在隨之不斷增加，促進煤礦企業(yè)和整個行業(yè)迅速發(fā)展。提高煤礦巷道支護技術(shù)能夠保障礦工生命安全，所以對于煤礦巷道支護技術(shù)的分析和研究是非常必要的。

關(guān)鍵詞：煤礦；巷道；支護技術(shù)

中圖分類號：TD353.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）26-0019-01

1 煤礦巷道支護技術(shù)

1.1 新奧法支護技術(shù)

充分考慮到煤礦巷道的特點，使得這種技術(shù)得到較好的完善和發(fā)展。新奧法支護技術(shù)的原則是：先將錨噴支架防護，將周圍的巖石進行防護增加硬度，將巖石自身的支護能力加強。然后在整個巖石圈層內(nèi)部，形成一個承受力度的巖石圈；將早強噴射混凝土技術(shù)運用到其中，在混凝土凝固之前，把煤礦巷道的開口及時封住，及時封閉能夠?qū)r石圈變成一個密封的支護系統(tǒng)，加強支護作用；第一次密封實施后，再以同樣的步驟進行第二遍；動態(tài)設(shè)計及施工；針對破碎巖石圈層進行加固。

1.2 聯(lián)合支護技術(shù)

這種支護技術(shù)主要包括：在巷道環(huán)境難以控制、十分復(fù)雜的情況之下，如果單純提高巷道的支護硬度是難以將巖石層面的環(huán)境有效控制住的。在巷道支護系統(tǒng)建立的時候，要遵循先讓后抗，先柔后剛的原則，其中的柔和讓要把握分寸，柔、讓有度才能夠?qū)⑾锏乐ёo穩(wěn)定。在實際操作中，很多環(huán)境復(fù)雜的巷道往往會采取這種支護技術(shù)，但是巷道環(huán)境變化莫測，越來越多環(huán)境更加復(fù)雜的巷道難以使用這種技術(shù)，使得該技術(shù)有了一定的局限性。有一些巷道使用的支護系統(tǒng)不理想，盡管翻修多次還不能將巖石圈層加固理想。

1.3 圍巖強度強化技術(shù)

侯朝炯等研究學(xué)者形成了煤礦巷道錨桿支護圍巖強度強化技術(shù)，研究學(xué)者分析結(jié)果是錨桿支護能夠?qū)r石圈層的受力狀態(tài)可以發(fā)生改變，可以將巖石圈層的受力增強，增加圈層的壓強；這種技術(shù)還能將錨固體的力學(xué)指數(shù)增加，使得巖石的受力性能不斷加強和改善，將巖石圈層的峰后強度以及殘余的強度進行固化。

2 煤礦巷道支護技術(shù)種類

2.1 棚式支護技術(shù)

這種技術(shù)跟砌譴支護技術(shù)有著相同的開發(fā)時間和使用背景，也是最早在煤礦企業(yè)巷道支護系統(tǒng)中使用的技術(shù)之一，在整個煤礦行業(yè)支護技術(shù)中占據(jù)著不可替代的作用，總體使用率較高。這種支護技術(shù)的優(yōu)勢在于其使用的支護材料主要是金屬，便于制作和安裝。隨著煤礦在最近幾年開采的深度和難度加大，巷道的環(huán)境已經(jīng)很難預(yù)測，這種支護技術(shù)已經(jīng)慢慢退出人們的視線，逐漸被錨桿支護技術(shù)代替。

2.2 錨桿支護技術(shù)可稱作巖巷支護技術(shù)

該種技術(shù)在現(xiàn)實企業(yè)的使用率較高，其優(yōu)勢主要是根據(jù)棚式支護技術(shù)發(fā)展而來。這種技術(shù)充分將錨桿的作用發(fā)揮到最大，通過錨桿來增加巷道的穩(wěn)固，能夠切實地控制巷道的變形，運用合理的話還能夠在維護巷道穩(wěn)定的前提下做得更好，能保證巖石的完整性。

2.3 砌譴支護技術(shù)

這種技術(shù)屬于煤礦企業(yè)普遍使用得較早的技術(shù)之一，它最直接的作用在于能夠施力于巖石圈層的表面，達到支護效果。這種技術(shù)雖然使用時間較早，但是至今還在使用，并且擁有較高的行業(yè)位置。其突出優(yōu)勢在于便捷性和易操作性兩方面。該技術(shù)存在的缺陷在于效率低、成本高、工作量大，這些缺陷使得這種技術(shù)在實際運用中面臨很多局限。

2.4 應(yīng)力控制技術(shù)

這種技術(shù)主要是將巷道承受外來的力度降低，從而進行巷道支護，防止巷道變形，保證其穩(wěn)固性。但因為施工過程環(huán)境復(fù)雜，這種技術(shù)實施受到的影響太多，導(dǎo)致在采用這種支護技術(shù)的過程中，難以保證它的安全性，難以操控，復(fù)雜程度高等。以上原因在一定程度上造成了應(yīng)力控制技術(shù)難以普及。

以上四種技術(shù)，通過分析優(yōu)劣和現(xiàn)實的操作性，相互對比可以看出錨桿支護技術(shù)的使用頻率是最高的。

3 煤礦巷道錨桿支護技術(shù)存在的問題及其應(yīng)用

3.1 煤礦巷道錨桿支護技術(shù)存在的問題

錨桿技術(shù)在現(xiàn)實煤礦巷道中使用的機會最高，不代表這種支護技術(shù)就是完美、沒有問題的，相反，在現(xiàn)實操作中，隨著社會的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，

使得錨桿支護技術(shù)的研究也不斷加深，隨之出現(xiàn)了很多急需解決的問題。

煤礦生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用大斷面矩形巷道，滿足了煤礦生產(chǎn)的運輸和通風(fēng)的需要，使高產(chǎn)高效的工作面成為現(xiàn)實，給煤炭企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益，但也存在一些不足，例如，巷道成型和支護比較困難，容易出現(xiàn)冒頂、片幫等問題，這就使得錨桿支護技術(shù)在實際中的運用面臨越來越大的壓力。

近些年來，錨桿支護技術(shù)由于具有支護效果好、成本低等諸多特點，己成為煤巷支護的主要方式，為大斷面煤層巷道支護問題的解決提供了有效途徑。目前我國巷道錨桿（索）支護設(shè)計基本采用工程類比法或設(shè)計人員經(jīng)驗取值法，支護效果及支護設(shè)計是否經(jīng)濟很大程度上取決于設(shè)計人員的設(shè)計經(jīng)驗，難以對支護技術(shù)有科學(xué)有效的指導(dǎo)做支撐。

錨桿支護體系中使用的材料不成熟，在環(huán)境復(fù)雜、難度大的巷道中不適用，應(yīng)該對這些問題不斷進行改進和完善。

3.2 煤礦巷道錨桿支護技術(shù)的應(yīng)用

針對以上問題的分析，錨桿支護技術(shù)經(jīng)過深層次的研究，能夠有效地改善錨桿支護技術(shù)的應(yīng)用，不斷提高這種技術(shù)在煤礦巷道中的應(yīng)用，有效地提升巷道的穩(wěn)固性，保障施工人員的安全，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

錨桿技術(shù)能在大斷面矩形巷道中應(yīng)用。在實際開采的過程中，很多開采環(huán)境是在大斷面矩形巷道中進行的，這個時候掌握圍巖的性質(zhì)，來對錨桿技術(shù)進行改進。目的在于降低開采難度，提高工作效率，保障巷道支護安全。在開采的過程中，隨著巷道的不斷深入其相關(guān)參數(shù)也在不斷發(fā)生改變，所以需要掌握每個時間段的相關(guān)參數(shù)來調(diào)整錨桿技術(shù)的使用，以此來保障煤礦巷道的安全性。

3.3 大跨度矩形巷道穩(wěn)定性的影響因素分析

一般情況下，煤礦巷道的穩(wěn)定受地質(zhì)及地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力、巖體力學(xué)性質(zhì)、工程因素、地下水、巷道斷面形狀及支護施工工藝等影響較大。通過分析判斷主要影響因素，在進行巷道支護設(shè)計研究時能有側(cè)重點。

3.4 大跨度矩形巷道掘進過程中合理控頂距的研究

目前我國煤巷綜掘極少采用掘錨一體化工藝，普遍采用綜掘機配套單體錨桿鉆機的工藝，因此，循環(huán)進尺的大小是制約掘進速度進一步提高的瓶頸，在保證安全的前提下，增大循環(huán)進尺即空頂距，減少掘進機進、退及搬運錨桿鉆機的次數(shù)，從而減少該環(huán)節(jié)占用的時間，是實現(xiàn)煤巷快速掘進的重要途徑，因此，作為煤礦施工中如何合理確定空頂距，是必須解決的技術(shù)問題。合理空頂距的確定，可以充分發(fā)揮掘巷機械的效率，保障施工人員的安全，進而保證安全生產(chǎn)。

4 結(jié) 語

現(xiàn)代化大型煤礦通風(fēng)、設(shè)備對巷道斷面的要求在不斷加大，對于要運用到的巷道支護技術(shù)的要求也在增加。在煤礦巷道使用支護技術(shù)時要將煤礦所在的地理情況考慮進去，如巖石軟硬程度、巷道斷面、使用年限等，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況來選擇合適的支護技術(shù)。

參考文獻：

[1] 趙學(xué)社.煤礦高效掘進技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2007，（3）.

[2] 賈偉.關(guān)于煤礦巷道支護技術(shù)的探究[J].科技與企業(yè)，2013，（17）.