煤巷支護現(xiàn)狀與新技術(shù)應用研究

林世豪，王世潭

龍巖學院資源工程學院，福建龍巖 364012

煤巷支護現(xiàn)狀與新技術(shù)應用研究

林世豪，王世潭

龍巖學院資源工程學院，福建龍巖 364012

隨著科技的快速發(fā)展，我國煤巷巷道支護技術(shù)有了很大的提高。本文主要對福建煤礦回采巷道的支護現(xiàn)狀進行了分析，并指出了目前巷道支護中存在的主要問題，提出相應的改進措施以及錨網(wǎng)聯(lián)合支護的支護方案。錨網(wǎng)聯(lián)合支護改變了傳統(tǒng)的支護體系，變被動支護為主動支護，改善了圍巖的力學性能和結(jié)構(gòu)，提高了圍巖的整體承載能力和穩(wěn)定性，支護效果良好，很好的滿足了巷道支護的要求。

煤巷；支護現(xiàn)狀；新技術(shù)；應用

煤巷是煤礦生產(chǎn)中的重要通道。在煤礦的礦井中，存在著大量的巷道，這些巷道往往是煤巷或者半煤巖巷，多采用棚式支護，因此在生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)煤層巷道變形、頂板脫落、巷幫脫落等維護困難現(xiàn)象，造成一些巷道事故的發(fā)生。隨著煤炭資源不斷向深部延伸，進入深入的開發(fā)狀態(tài)，煤巷的安全問題也越來越嚴峻，比如頂板壓力的不斷增大，所以傳統(tǒng)的棚式支護方式已經(jīng)不能適應現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)的需要。因此，煤巷支護的方式需要改革，并且是目前的當務之急。同時，在煤巷掘進過程中選擇合理的支護方式，以及對煤巷支護新技術(shù)的應用進行研究，不僅能夠促進煤礦的安全生產(chǎn)，還能夠提高煤礦的經(jīng)濟效益。

1 煤巷支護的現(xiàn)狀分析

福建位于中國東南沿海，地質(zhì)條件相對復雜，不利于煤礦的掘進，并且由于經(jīng)濟條件的限制，煤礦采掘的機械化程度較低。這種劣勢也導致了其巷道的支護技術(shù)比較落后，大部分煤礦還在采用相對比較傳統(tǒng)和落后的木棚支護技術(shù)和工字（U型）鋼棚支護技術(shù)。剛性支護的木支架和鋼棚支架都不適宜在變形量大的巷道中應用，特別是在福建這種天然開采有困難的、圍巖易變形且易受采動影響的煤礦中，必然會出現(xiàn)煤巷支架的嚴重變形和損壞、進而需要繁重而龐大的維修工作量。有的煤巷可能由于維修周期短和斷面縮小嚴重，平均半個月或者一個月就要更換一次木棚支護，有的煤巷巷道的維修量甚至可以達到煤巷巷道長度的好幾倍，導致煤礦將全部的精力夠耗費在了維修巷道上，而忽略了礦井內(nèi)的通風設(shè)施和運輸條件的建設(shè)。如果巷道支護的機械化程度較低，礦井工人就很難擺脫繁重的體力勞動，這必將影響巷道的掘進速度，造成開采困難。采用木棚支護經(jīng)常會造成支護滯后，給煤巷的安全生產(chǎn)帶來不利的影響。同時木支護不能做到棚腿貼緊巖面，對圍巖形成擠壓緊固，導致圍巖出現(xiàn)變形、甚至遭到破壞，造成巷道圍巖大面積滑落。因此，近年來許多煤礦采用了較為先進的錨桿支護技術(shù)，在巷道支護中，錨桿支護技術(shù)與棚式支護技術(shù)相比，變“被動”支護為“主動”支護，并且錨桿支護的支護效果較好，使用價格也相對較便宜。在巷道支護時，用單一結(jié)構(gòu)的錨桿是很難滿足巷道支護要求的，因此我們要運用多種錨桿支護技術(shù)來進行煤巷的建設(shè)。

2 錨桿支護在應用中存在的主要問題

1)巷道兩幫成形不好。煤巷在掘進過程中，由于用藥量過大，容易出現(xiàn)煤壁疏松而產(chǎn)生大量的裂隙，還會影響巷道兩幫的形成，造成兩幫凹凸不平，錨桿受力不均，錨盤無法對巖面形成緊貼和壓力，更不能對兩幫圍巖產(chǎn)生擠壓緊固作用，很容易導致兩幫圍巖出現(xiàn)變形，在稍微受力時即遭到破壞。

2）錨桿盤緊固不及時。螺絲緊托盤可以為錨桿盤提供錨固力，如果錨桿盤緊固不及時，會導致巷道在掘進時，錨桿盤隨圍巖的疏松變形而被壓緊，導致圍巖運動不受限制，錨桿的結(jié)構(gòu)強度也大大減弱，圍巖的松動圈進一步擴大，從而增大了支護的負擔，對煤礦巷道的安全生產(chǎn)和利益產(chǎn)出極為不利。

3）爆破參數(shù)不合理。在煤礦掘進過程中，由于礦工作業(yè)人員對爆破參數(shù)掌握的不到位，往往會導致煤礦巷道受到不必要的爆破力的沖擊，頻繁的爆破力會使圍巖出現(xiàn)裂隙，錨桿的緊固螺絲也會出現(xiàn)松動，最終導致錨桿的錨固力下降，如果固定不及時，會加重圍巖的變形和破壞，嚴重影響巷道開采與安全。

4）工序不合理。目前煤礦巷道的開采在某些工序方面還是很傳統(tǒng)，只考慮到了施工的便捷性，而不習慣改變原有的工序方式，也沒有考慮如何提高支護的質(zhì)量。如果只追求施工的進度，而對巷道清理不徹底，會致使巷幫裸露的時間過長，圍巖無約束力，煤壁遭到破壞，更加疏松，這時再進行錨桿支護也沒效果，所以注重開采工序的合理性是很重要的。

5）錨桿插入角度不合適。在巷道施工過程中，要掌握錨桿插入的正確角度，同時還要注意短、長鉆桿間的相互配合。使用長鉆桿時，要注意將浮煤盡量清理干凈。有時候，在施工中常常會因為趕進度而忽略錨桿插入的角度，應給予避免。錨桿沒有插入巖面或插入長度過短，都不適合于巷道的構(gòu)建。

6)錨桿支護設(shè)計不合理。我們都知道，錨桿支護一般都是以經(jīng)驗為主而設(shè)計的。在設(shè)計錨桿支護時，要充分考察當?shù)氐牡刭|(zhì)條件。所用錨桿的類型以及固定方式不要一成不變，要注意多樣性和合理性，還要注意錨桿間和排距。用經(jīng)驗類比法設(shè)計的錨桿支護，在多數(shù)情況下，不是出現(xiàn)強度過大就是出現(xiàn)強度不夠的現(xiàn)象，造成錨桿浪費或巷道破壞。

3 改進措施及支護效果比較

1）采用科學合理的施工方法。對于煤巷的建設(shè)，要采用科學合理有效的施工方法。首先要改進現(xiàn)有的爆破方式。煤巷挖掘一旦出現(xiàn)煤層疏松，爆破效果一般不理想，因此我們可以在爆破時，向兩幫內(nèi)移一定距離，這樣可以使錨桿盤貼緊煤壁，同時也能減小爆破的沖擊力。除了改進爆破方式，還要改進施工工序。比如，在放炮后要先使用臨時前探梁控制頂板，然后再打注錨桿，切不可在沒有安置前探梁時打注錨桿或在撤掉前探梁時打注錨桿。打注錨桿的順序應該是先頂后幫，且要緊壓穩(wěn)固。

2）合理選擇錨桿種類、固定方式和支護參數(shù)。構(gòu)建好的煤巷支護，要對煤巷的實際情況進行嚴密的考察，有針對性地、合理地選擇錨桿的種類以及錨桿的固定方式。合理的支護參數(shù)是構(gòu)建成功煤巷支護的前提。用理論計算結(jié)合與實際測定的方法，確定巖壁松動圈的范圍，計算錨桿長度、間和排距。在選擇支護參數(shù)時要保證頂板的完整性，另外也可以使用相應的樹脂錨固劑以增大錨桿與孔壁之間的摩擦力，將錨桿的支護作用充分發(fā)揮出來。在巷道兩肩部的位置，可以設(shè)立傾斜插入的錨桿，以增加巷道的穩(wěn)定性。

3）錨桿支護與錨網(wǎng)支護并重。對于煤巷支護，我們通常要求所構(gòu)建的支護要具有較強的支撐能力和較大的抗變形能力，同時支護還要有一定的可塑性和可縮性。錨網(wǎng)支護改善了以往點錨桿支護的方式，錨網(wǎng)支護的優(yōu)勢在于它不僅可以增加對巖面的擠壓緊固作用，還可以使巖面的破碎圏更加完整化。錨網(wǎng)支護緊貼煤壁，能保護巖面和煤體，防止兩幫松動和脫落，增強了巷道的抵抗力和抗破壞的能力。因此，以錨桿為主，錨網(wǎng)并重的支護結(jié)構(gòu)，更能夠適應大規(guī)模的煤礦開采，同時又保證煤巷支護的效果。

4 結(jié)論

錨網(wǎng)聯(lián)合支護是一種新型的支護方式，能夠充分發(fā)揮對煤巷巷道的保護和支撐作用。加之與錨桿的配合使用，可以很好的提高圍巖的抗變形和抗破壞能力。錨網(wǎng)與錨桿的結(jié)合，可以使其在使用過程中不再進行維護和返修，而且用錨桿支護的巷道，與木棚支護的巷道相比，整體的施工速度更快，對于巷道的破壞程度更小，支護材料的投入也大大減少，重要的是其需要的維護費用也較低。錨網(wǎng)聯(lián)合支護的抗破壞力大大提高，有效的保證了煤礦開采的安全性和生產(chǎn)效率，在同類巷道支護中具有很好的示范作用。

[1]杜善周.回采巷道礦壓規(guī)律與錨桿支護技術(shù)研究[J].煤炭工程，2006（2）.

[2]楊海燕，翟來軍，李叢德.回采巷道支護方式應用分析[J].建井技術(shù)，2001（4).

[3]林世豪.半煤巖巷支護問題探討[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2006（1）.

[4]林世豪.破碎圍巖及動壓巷道的支護技術(shù)探索[J].煤礦安全，2012（4）.

TD3

A

1674-6708（2015）148-0056-02

林世豪，副教授，主要從事煤礦開采、巷道支護技術(shù)的教學和科研工作