關于煤礦巷道支護技術的淺析

馮學武

【摘 要】現(xiàn)階段，煤礦企業(yè)對煤礦開采程度的逐漸加深使得煤礦巷道支護技術越來越受到重視。在眾多的支護技術中錨桿支護技術應用較多，該技術能夠提高煤礦巷道的穩(wěn)定性以及有效控制巷道的變形。對支護技術不斷進行深入研究能夠有效提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益，利于企業(yè)的快速發(fā)展。文章對煤礦巷道技術的理論進行了簡單論述，并介紹了幾種支護技術，隨后闡述了煤礦巷道支護技術中的錨桿支護技術存在的一些問題以及錨桿支護技術在實際煤礦巷道中的應用。

【關鍵詞】煤礦工程；巷道；支護技術

前言：

近年來俄國的經(jīng)濟快速發(fā)展使得煤礦的開采程度逐漸加深因煤礦的開采過程都是在地下進行的，因此煤礦巷道在整個煤礦開采過程中發(fā)揮著極其重要的作用。隨著煤礦開采的深度逐漸加大需要不斷地挖掘巷道以保障煤的正常運輸，由此煤礦企業(yè)也越來越重視煤礦巷道的安全性煤礦巷道中的支護技術也由此受到重視，并且支護技術的難度也在相應的提高。因此煤礦巷道及其支護技術對煤礦的順利發(fā)展與建設有著重要的意義。

一.煤礦巷道概述

目前，我國各地的煤炭資源的開采，仍然實行的是通過挖掘大量的巷道，由井工井下作業(yè)的辦法，相當多的煤礦井下作業(yè)的巷道深度都達到了700m左右，甚至很多礦井巷道已經(jīng)超過了1000m，而且，根據(jù)有關資料統(tǒng)計，近年來我國有超過80%的井下作業(yè)巷道在煤層中挖掘。在這樣的煤礦巷道中作業(yè)，支護技術的安全、高效、科學、合理，不僅能夠確保煤礦工程經(jīng)久耐用和安全可靠，增加使用年限，而且能夠有效地杜絕安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。所以，如何適應井下作業(yè)的特點，科學合理地選擇煤礦巷道支護技術，確保巷道的安全穩(wěn)定可靠性能，降低安全隱患的發(fā)生率，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟和社會效益，便成為了當前和今后一個時期煤礦生產(chǎn)企業(yè)深入研究探討的一項重要課題。筆者試就如何科學采用煤礦巷道支護技術談些粗淺的想法。

二.煤礦巷道支護理論

2.1 圍巖強度強化理論

圍巖巷道支護技術，指的是在支護技術中，改變圍巖應力來增加圍壓，并加強和增大圍巖的荷載能力的支護理論。這種圍巖支護技術的優(yōu)點是能夠有效的增加錨巖體的性能，并且增強錨固區(qū)的巖體峰值、峰后和殘余的強度。

2.2 新奧法支護理論

煤礦巷道支護新奧法理論，有這樣幾點：①對煤礦巷道的光面進行爆破；②根據(jù)隱患區(qū)對周圍巖壁加固從而增強其荷載能力的方式；③對于巖壁或者是支護巷道周圍進行混凝土的噴施工作，以守成密貼支護。

2.3 松動圈支護理論

煤礦巷道的松動圈支護理論的主要內(nèi)容是，在巷道的開挖施工中，會導致周圍巖松動并形成松動范圍，并引起松動圈出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，松動圈支護即對膨脹的松動圈進行支護以防止巖體破裂松動形成隱患，這項支護理論的提出使支護技術更加具有針對性。

2.4 聯(lián)合支護理論

巷道聯(lián)合支護的核心內(nèi)容，是通過多種防護手段，來提高支護體的強度及硬度，以此來改變圍巖出現(xiàn)的松動、膨脹現(xiàn)象的方法，并且使巷道的穩(wěn)定性增強的方法。這種方式較多應用于巷道內(nèi)部地勢與地形比較復雜的地區(qū)。

三.煤礦巷道支護技術種類

在煤礦開采過程中，巷道支護技術的種類很多，從支護方式以及控制圍巖變形的角度來分析，即從以下分析方式進行劃分，一是能夠?qū)ο锏绹鷰r力學方面的性質(zhì)進行相應的改善；二是所研究的巷道支護技術能夠作用在巷道圍巖的周圍；三是不僅能夠作用在圍巖的周圍，還能夠作用在圍巖的內(nèi)部表面；最后是該支護技術還能夠降低巷道開掘過程中產(chǎn)生的應力。對照這些分析方式河以將煤礦巷道支護技術分為以下幾種，分別是砌譴支護技術、棚式支護技術、錨桿支護技術以及應力控制技術。

3.1砌譴支護技術

它是煤礦開采過程中應用最早的一項支護技術能夠作用在圍巖表面，一直延續(xù)到至今并且在位置較特殊的巷道中應用較多。并且該技術在方便、簡單這兩方面占有較大的優(yōu)勢。但是由于砌譴支護技術的高成本、低效率、大工作量的不足使得該支護技術在應用過程中有一定的局限性。

3.2棚式支護技術

棚式支護技術在20世紀90年代初期，曾經(jīng)在很多煤礦巷道中采用，甚至達到了全部巷道支護手段的80%以上。這種支護技術根據(jù)支護材料的不同，一般分為木結構支架、金屬材質(zhì)支架和鋼筋混凝土材料支架等幾種形式的支護。但是隨著科技的日新月異和經(jīng)濟社會的發(fā)展，目前木結構和鋼筋混凝土材料的支架支護已經(jīng)漸漸淡出了煤礦巷道支護舞臺，現(xiàn)在一般采用的棚式支護主要是金屬材質(zhì)的支架支護（如圖1所示）。

在巷道中，金屬支架的長、寬、高度比例以3m：2m：2m比較適宜。不過由于這種金屬材質(zhì)的支架支護技術，煤礦巷道圍巖表層和支架一般不能緊密地連接，無法防止圍巖的形狀改變，特別是一些復雜的地形結構，棚式支護需要花費的成本太大，而且還不能實現(xiàn)有效地支護效果，所以目前已經(jīng)很少采用這種形式的巷道支護（見圖2）。

3.3錨桿支護技術又可稱為巖巷支護技術

該種技術性能優(yōu)越是經(jīng)棚式支護技術逐漸發(fā)展過來的。該種技術通過利用錨桿能夠提高煤礦巷道的穩(wěn)定性，有效控制煤礦巷道的變形。如果對錨桿合理進行設置還能保證巖體的完整以及穩(wěn)定性能。

3.4應力控制技術

應力控制技術主要是能夠降低煤礦巷道的應力，以此控制煤礦巷道的變形，保持其穩(wěn)定性。但是由于該技術在施工期間的影響因素較多，并且存在較高的危險性具有較高的復雜性。這些多方面的影響限制了應力控制技術的廣泛應用。綜合這幾種方式的研究以及比較河以看出在這幾種煤礦巷道支護技術中應用最多的是錨桿支護技術。

3.5煤礦巷道聯(lián)合支護技術

錨桿錨索聯(lián)合支護技術，主要是在巷道圍巖的里面起到支護的功能，主動地對井下巷道的承載能力進行防護。錨桿支護的技術原理，一般是通過錨固劑、錨桿和一些護表的構件提高圍巖的支撐力，起到支護的效果，增加采動、圍巖產(chǎn)生的應力的承載能力。而錨索支護技術主要是連接錨桿支護產(chǎn)生的次生承載和圍巖形成的關鍵承載之間的斷層，使圍巖縱深的應力承擔水平達到提升，增加巷道巖體的承載能力，確保支護系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)安全、穩(wěn)定、可靠的性能。采用錨桿錨索聯(lián)合支護技術，特別適合圍巖結構松動、節(jié)理發(fā)育不均衡、頂板出現(xiàn)碎裂脫落或者偽頂非常厚實復雜等煤礦井下作業(yè)巷道，能夠使結構松動的圍巖在巷道老頂或者直接頂形成堅固的懸吊，同時也能夠疊加鄰近的錨索、錨桿產(chǎn)生的支撐力，再次重合成為一個堅固結實的圍巖梁體，全面增強巷道圍巖的堅固性能、厚度和層理之間抗剪能力，并且從井下巷道的煤幫，將巷道頂板上帶來的壓力直接引向煤體的深處，轉(zhuǎn)移巷道的直接受力面，防止出現(xiàn)片幫的現(xiàn)象。

四.煤礦巷道聯(lián)合支護技術的優(yōu)勢

4.1能夠形成互補的效果

很多在軟層巖土區(qū)施工的煤礦巷道， 發(fā)生圍巖變形的幾率都非常高，如果在巷道挖掘的時候馬上采取錨索支護，就會造成錨索超過拉伸的極限發(fā)生折斷， 而如果剛挖掘的時候就使用錨桿，利用其加固性能，增加圍巖的承重能力，能夠很有效地防護圍巖的結構變形，增加穩(wěn)定性。 所以，采用錨桿錨索聯(lián)合對煤礦巷道加強支護，就能夠?qū)崿F(xiàn)充分的互補，既增加支護能力，防止圍巖結構發(fā)生改變，又確保了圍巖的安全、穩(wěn)定、可靠性能，防止出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故。

4.2聯(lián)合支護的效果

通過煤礦巷道錨桿錨索聯(lián)合支護技術的實踐可以證明，這種技術手段在巷道中的支護性能非常高， 對確保巷道的安全、穩(wěn)定、可靠性作用非常大，但是在設計聯(lián)合支護的時候，一定要切合巷道支護施工現(xiàn)場的狀況在科學、 合理地選擇設計技術參數(shù)， 這樣才能保證巷道圍巖的支護效果， 提高支護水平，防止增加成本費用支出，影響煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益，或者參數(shù)采用不當，埋下安全生產(chǎn)隱患。

五.煤礦地質(zhì)勘探技術的應用

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國對于能源的需求性越來越大。如何安全高效地開采煤礦是一個影響著國計民生的大事勘探技術的發(fā)展和提升要依賴于勘探方法的持續(xù)更新以及勘探手段的多樣化。多樣的勘探技術能夠有效地提供更加準確和詳細的地質(zhì)情況分析分析所依據(jù)的數(shù)據(jù)越豐富，其勘探的結果也就越全面且越合理這樣的勘探結果對于制定合理有效的開采方案有著重大作用。在開展地質(zhì)勘探的過程中應當切實根據(jù)煤田地質(zhì)的不同肩針對性地選取不同的勘探方法，確保因地制宜進行多次的測試以及比較。隨著處理技術的不斷提高在對數(shù)據(jù)進行處理時所用的儀器也務必要及時更新，以便于使分析檢測的結果更為準確且質(zhì)量更高。結語：

我國的煤炭行業(yè)在經(jīng)濟的發(fā)展中占據(jù)著重要的地位煤礦的地質(zhì)勘探技術也必將隨著煤炭開采的工作而與時俱進進一步滿足開采對地質(zhì)勘探的需要。地質(zhì)勘探的工作要結合具體的開采環(huán)境。多樣化的地質(zhì)勘探技術有利于對煤田地質(zhì)進行正確且較為綜合的分析，以此為煤礦的開采提供有效的可靠的地質(zhì)資料。所以，地質(zhì)勘探人員應當加強綜合專業(yè)知識的培養(yǎng)牢牢掌握先進的知識和技能并將其運用到地質(zhì)勘探的工作中去從而為煤礦行業(yè)的發(fā)展作出不懈努力。

參考文獻：

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