動(dòng)壓下掘進(jìn)巷道支護(hù)技術(shù)與工程實(shí)踐研究

摘要：文章討論了如何進(jìn)行動(dòng)壓下掘進(jìn)巷道支護(hù)技術(shù)研究，分析了如何使用錨桿支護(hù)技術(shù)進(jìn)行巷道支護(hù)操作應(yīng)用，并就如何采用高強(qiáng)錨桿支護(hù)預(yù)受力支護(hù)體系進(jìn)行快速、安全和高效生產(chǎn)提供了經(jīng)驗(yàn)和途徑。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)巷道支護(hù)技術(shù)；動(dòng)壓；錨桿支護(hù)技術(shù)；預(yù)應(yīng)力支護(hù)體系；煤炭開采 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD353 文章編號(hào)：1009-2374（2015）28-0166-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.082

1 概述

在巷道掘進(jìn)后對(duì)煤礦進(jìn)行支護(hù)時(shí)，需要準(zhǔn)備足夠強(qiáng)大的保護(hù)措施，相關(guān)工作人員在礦內(nèi)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，稍不注意就會(huì)造成難以估計(jì)的損失和災(zāi)難。鑒于對(duì)人身安全的考慮，必須對(duì)巷道進(jìn)行掘進(jìn)超前支護(hù)。因?yàn)槲覈旱V隨著科學(xué)技術(shù)和挖掘技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展，不斷出現(xiàn)礦下深度增加、難度系數(shù)加大、高地壓高地溫高擾動(dòng)、安全防范意識(shí)薄弱等現(xiàn)象，為了避免不必要的意外與麻煩，我們必須在進(jìn)入礦內(nèi)進(jìn)行地面操作時(shí)，就提前準(zhǔn)備一系列的巷道支護(hù)工作，對(duì)動(dòng)壓條件下巷道的支護(hù)方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)提出了掘進(jìn)巷道支護(hù)技術(shù)研究與工程實(shí)踐的理念，用以解決在動(dòng)壓條件下巷道的掘進(jìn)方式

問題。

2 掘進(jìn)巷道支護(hù)技術(shù)概況

近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)煤礦內(nèi)部深度開采的問題進(jìn)行了大量的研究和分析。在眾多的煤礦防護(hù)技術(shù)中，我們?yōu)楹蝺?yōu)先選擇掘進(jìn)巷道支護(hù)技術(shù)作為研究的重大課題，是因?yàn)樵诖笮偷V建工程中動(dòng)壓下掘進(jìn)巷道中，支護(hù)技術(shù)可以在不同時(shí)段、不同條件適應(yīng)任何環(huán)境、任何溫度進(jìn)行零障礙、零不適的積極作用。

本文針對(duì)巷道現(xiàn)狀出發(fā)，研究了圍巖與巖面變形之間的關(guān)系、深部圍巖的變形特征和破壞機(jī)理原因。分析了支護(hù)技術(shù)對(duì)巷道變形的影響，達(dá)到有效防止圍巖變形的效果，對(duì)改善煤礦生產(chǎn)工作環(huán)境具有重大的現(xiàn)實(shí)

意義。

盡管掘進(jìn)巷道支護(hù)技術(shù)還不能作為最新研究成果被業(yè)界廣泛使用，但為了保全大局，保障在場所有人員的人身安全，我們針對(duì)不足提出了支護(hù)理論二次理論，第一次允許在保持巷道穩(wěn)定的前提下，進(jìn)行一定范圍內(nèi)的變形和伸展，在一定時(shí)間段后，再進(jìn)行推進(jìn)式二次變形和拉伸，以此來保護(hù)巷道的穩(wěn)定性和安全性，減少周而復(fù)始的破壞和損耗，避免煤礦工作效率和效益的降低。

3 掘進(jìn)巷道錨桿支護(hù)技術(shù)的作用

在我國，錨桿技術(shù)作為一種新型的加強(qiáng)支護(hù)方式，被廣泛應(yīng)用于掘進(jìn)巷道支護(hù)方面，它的主要作用是彌補(bǔ)錨桿支護(hù)能力不足的缺陷，以后備力量的方式將巷道圍巖控制在其允許變形范圍內(nèi)，最大限度防止錨桿間的破壞煤體發(fā)生塑性大變形，延誤變形時(shí)的扭曲性破壞和延伸，避免因過度變形而破壞圍巖本身的承載程度，幫助圍巖周側(cè)受力減弱，從而提高巷道支護(hù)的整體性和統(tǒng)一性，達(dá)到巷道的正確維護(hù)要求和完善防范措施。

錨桿支護(hù)技術(shù)針對(duì)巷道圍巖的游動(dòng)性、擴(kuò)充性和不定性，進(jìn)行深度分析和緩解巷道圍巖帶給施工隊(duì)伍的困難。因其可以在自身靈活調(diào)整的情況下，改善已經(jīng)發(fā)生嚴(yán)重變形的破碎性圍巖力學(xué)性質(zhì)，再加上為了提高回采率而使用的沿空掘進(jìn)巷道方式的使用，顯著提高圍巖結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度，提高巷道的整體強(qiáng)度和間接聯(lián)系，如果又同時(shí)受到多個(gè)采面的影響，對(duì)于受力擠壓的區(qū)域，可以通過拉伸減少一些摩擦力，提高圍巖的耐磨能力，保護(hù)圍巖的離層、活動(dòng)、震裂等不受過大的波及，在錨固層形成新的承載層，分散原有的有害變形，提高整個(gè)巷道的安全性和保險(xiǎn)性。

4 回采動(dòng)壓影響巷道支護(hù)方案

動(dòng)壓巷道的主要特性是：工作人員在巷道進(jìn)行地面掘進(jìn)工作時(shí)，處于原始場地的壓力受到手動(dòng)施壓的影響，改變了原有的壓力平衡狀態(tài)，重新分布了分子的結(jié)構(gòu)和走向，導(dǎo)致巷道圍巖因?yàn)檫^度受力而產(chǎn)生擠壓走位，原有靜壓狀態(tài)下的穩(wěn)定再次被打破，位移矢量再度上升，如果不通過一定強(qiáng)大的反作用力是難以回復(fù)原位，達(dá)到安全平衡的效果的。

動(dòng)壓巷道的支護(hù)參數(shù)不能僅考慮巷道圍巖的作用力反應(yīng)，還要多考慮巷道附近巖壁乃至方圓數(shù)公里外的受力效果影響，以免發(fā)生大面積位移牽連和震波波及。隨著開采強(qiáng)度的不斷加大，難度指數(shù)不斷飆升，許多煤礦在忽視了自身?xiàng)l件限制的因素下，堅(jiān)持進(jìn)入深部資源開采狀態(tài)。在巷道深入開采中，動(dòng)壓下的巷道從掘進(jìn)到報(bào)廢要經(jīng)受比較大的變形和破壞。它的核心思想是充分調(diào)動(dòng)圍巖的承載能力，使支架自動(dòng)調(diào)整圍巖釋放的能量和支護(hù)體所吸收的能量，而且隨著開采深度增加，有些年久失修的巷道需要投入巨大的人力物力去進(jìn)行反復(fù)維修，不但造成巷道的維護(hù)費(fèi)用高于掘進(jìn)費(fèi)用數(shù)倍，造成不必要的浪費(fèi)和損耗，還嚴(yán)重影響礦井正常生產(chǎn)。

而巷道的地層壓力增大、波動(dòng)范圍較廣，造成巷道受力不均、走向分布不齊，所以所處的地質(zhì)力學(xué)環(huán)境因?yàn)橥饬σ蛩赜绊懽兊缅e(cuò)綜復(fù)雜，此時(shí)沿空巷道將處于一個(gè)極其復(fù)雜的圍巖環(huán)境中，不但無法進(jìn)行正常施工，還令巷道變形控制難度急劇增大，可控指數(shù)直線下降，斷面收縮嚴(yán)重，難以修復(fù)平整，給支護(hù)設(shè)計(jì)和安全施工帶來了很大困難。而保證該沿空巷道的安全、快速施工，是保證工作正常開展的關(guān)鍵性問題，我們必須根據(jù)上述情況做出快速反應(yīng)和完善應(yīng)對(duì)。

5 掘進(jìn)措施避讓動(dòng)壓技術(shù)

在巷道掘進(jìn)過程中，錨桿支護(hù)技術(shù)主要是針對(duì)鄰近不?；夭傻膸r面進(jìn)行合理支護(hù)，可有效避讓和控制圍巖變形，可將淺部不穩(wěn)定煤層錨固在深部穩(wěn)定煤層中，不易走位，同時(shí)可施加預(yù)應(yīng)力，在提前監(jiān)測的數(shù)據(jù)顯示幫助下，主動(dòng)采取相應(yīng)措施支護(hù)圍巖，充分調(diào)動(dòng)巷道深部圍巖的強(qiáng)度。

在深部巷道中，因?yàn)闃?gòu)造力度復(fù)雜，錨桿支護(hù)技術(shù)采用高強(qiáng)度和高效率的組合式支護(hù)系統(tǒng)，有效預(yù)制圍巖變形和再度維修。不但改變了原巖應(yīng)力場中的靜壓狀態(tài)，還促進(jìn)了掘進(jìn)方式的改變；進(jìn)行下一次的支護(hù)作用時(shí)，因?yàn)殄^桿支護(hù)作用使巷道原有靜壓狀態(tài)下的穩(wěn)定平衡被打破，不但導(dǎo)致巷道圍巖受力的多次分布不再集中在某一區(qū)域，還會(huì)影響圍巖發(fā)生顯著變形位移增大。由于現(xiàn)有支護(hù)方式不能適應(yīng)動(dòng)壓影響帶來的應(yīng)力變化情況，統(tǒng)計(jì)進(jìn)行結(jié)果反饋，導(dǎo)致巷道受到不同程度的破壞和分裂，從而影響巷道的正常安全使用。

因?yàn)檫^大的動(dòng)力將會(huì)改變巷道的走向，我們采取措施時(shí)必須明確這一點(diǎn)，如果原有的掘進(jìn)方式不適合某個(gè)時(shí)刻的巷道變化，我們就要學(xué)會(huì)隨機(jī)應(yīng)變，靈活調(diào)度最有利的補(bǔ)救措施來制定開采方案，否則將會(huì)遇到煤礦崩塌的危險(xiǎn)。

6 結(jié)語

雖然錨桿支護(hù)技術(shù)具有很多優(yōu)越性，在掘進(jìn)巷道支護(hù)技術(shù)中得到快速推廣，但是自身還是存在一些問題和不足。針對(duì)回采巷道的控制走向不夠明確，控制力度不夠強(qiáng)大，為了保護(hù)巷道的穩(wěn)定性和可靠性必須采取傳統(tǒng)的固定模式，但是因?yàn)橄锏赖膰鷰r性質(zhì)差、自承能力低，流變性顯著，應(yīng)力集中系數(shù)增加，斷層節(jié)理降低能使結(jié)構(gòu)面弱化，對(duì)支護(hù)能力產(chǎn)生不平衡作用，而錨桿支護(hù)技術(shù)的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與其力學(xué)性能緊密相關(guān)，如果不能滿足上面的各種要求，在高應(yīng)力大變形圍巖條件下，錨桿支護(hù)不能發(fā)揮讓壓、卸壓作用，滿足不了工程需要，存在著極大的風(fēng)險(xiǎn)和隱患。

因此，隨著對(duì)錨桿支護(hù)機(jī)理的深入研究，施工工藝、施工設(shè)備的改善，在高應(yīng)力條件必須使用同等符合使用條件的錨桿，才能充分發(fā)揮錨桿的支護(hù)作用。錨桿支護(hù)技術(shù)經(jīng)過不斷發(fā)展、完善，錨桿支護(hù)理論將不斷更新，協(xié)助掘進(jìn)檢測標(biāo)準(zhǔn)將不斷提高，完善巷道錨桿支護(hù)理論，提高煤巷錨桿的科學(xué)性、實(shí)用性和安全性是促進(jìn)巷道錨桿技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要因素。

作者簡介：吉?jiǎng)伲?964-），男，山西臨汾人，太原煤氣化華勝煤業(yè)有限公司黨委書記，工程師，研究方向：煤礦掘進(jìn)、采礦工程。

（責(zé)任編輯：王 波）endprint