探究煤巷井下掘進(jìn)及支護(hù)

摘 要：在煤礦開采過程中，煤巷井下掘進(jìn)是非常重要的組成部分，而煤巷掘進(jìn)支護(hù)作為煤巷井下掘進(jìn)安全作業(yè)的重要基礎(chǔ)，是確保煤礦開采順利、安全進(jìn)行的關(guān)鍵所在。在煤巷井下掘進(jìn)作業(yè)中，因地制宜，制定合理的支護(hù)方案，是非常必要的。本文主要對煤巷井下掘進(jìn)的錨桿支護(hù)與錨索支護(hù)進(jìn)行分析，提出強(qiáng)化煤巷井下掘進(jìn)支護(hù)的有效策略。

關(guān)鍵詞：煤巷井下掘進(jìn)；錨桿支護(hù)；錨索支護(hù)；

中圖分類號：TE358 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：TE 文章編號：1674-3520（2015）-07-00-02

近些年來，煤礦開采事業(yè)發(fā)展越來越快速，部分礦井不斷向現(xiàn)代化、大型化發(fā)展。支護(hù)施工作為開采的主要安全基礎(chǔ)，面臨著非常大的挑戰(zhàn)，其中巷道支護(hù)質(zhì)量與開采人員的人身安全及開采進(jìn)度有著直接的關(guān)系，必須予以高度重視。在不同煤層開采中，需要結(jié)合相應(yīng)的地質(zhì)情況，制定合理的支護(hù)方案，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷創(chuàng)新支護(hù)工藝，為煤礦開采的有序、安全進(jìn)行提供可靠保障。

一、錨桿支護(hù)

（一）原理

錨桿支護(hù)指的就是以維護(hù)及利用圍巖自身承載力為基礎(chǔ)，及時開展支護(hù)操作，對圍巖變形與松弛情況進(jìn)行控制，使圍巖成為支護(hù)體系的一部分[1]。通過錨入圍巖內(nèi)部的桿體，對巷道圍巖自身力學(xué)狀態(tài)予以改變，在巷道周圍形成一個穩(wěn)定的整體承載環(huán)，與圍巖共同作用，達(dá)成維護(hù)巷道的效果。與傳統(tǒng)棚式支護(hù)形式相較而言，錨桿支護(hù)更加積極、主動，對巷道圍巖的加固支護(hù)效果非常好。

（二）作用

1、懸吊作用

錨桿懸吊作用指的就是利用錨桿將比較軟弱的巖體懸吊到上部比較穩(wěn)定堅(jiān)硬的巖體上，以此來提高軟弱巖體層的穩(wěn)定性，確保巷道掘進(jìn)操作的穩(wěn)定、安全、可靠。在挖開煤巷道之后，頂板巖層非常容易出現(xiàn)彎曲、下沉的情況，導(dǎo)致上覆不穩(wěn)定巖層和基本頂之間出現(xiàn)離層問題[2]。在錨桿支護(hù)中，可以將其直接懸吊在基本頂上，這樣就可以防止頂板巖層大幅度下沉。

2、組合梁作用

在沒有穩(wěn)固巖層的薄巖層中，安裝錨桿后，錨桿的夾緊力就會使層面間摩擦力增大，這種摩擦力可以阻止巖石沿層面繼續(xù)滑動，從而將數(shù)個薄巖層通過錨桿鎖緊成一個較厚的巖層。這種厚巖梁內(nèi)的最大彎曲應(yīng)力和應(yīng)變與梁的厚度的平方成反比，集成的巖梁越厚，最大彎曲應(yīng)力和應(yīng)變就越小。同時，錨桿本身的強(qiáng)度也增加了梁的整體抗剪能力。

在煤巷掘進(jìn)中，通常會遇到層狀巖層，在此形勢下，可以利用錨桿進(jìn)行固定，增加巖層之間的摩擦力。摩擦力越強(qiáng)，巖層之間的滑動幅度越小，并且對巖層分離有著一定的預(yù)防作用，在很大程度上增加了巖層自身承受力。

3、圍巖補(bǔ)強(qiáng)作用

對于處在煤巷道深部的圍巖巖石來說，其承受著三軸壓力，而處在煤巷道附近的巖石承受著二軸壓力，前者強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出后者，所以，不容易被破壞，穩(wěn)定性較強(qiáng)。圍巖補(bǔ)強(qiáng)作用指的就是在煤巷道附近打錨之后，一些巖石就會恢復(fù)三軸受力，極大的增強(qiáng)了自身強(qiáng)度；同時，錨桿還能夠提高巖層弱面的剪斷阻力，增強(qiáng)煤巷道的穩(wěn)定性，使其不易被破壞。

在巷道圍巖的破裂區(qū)中安裝預(yù)應(yīng)力錨桿時，在桿體兩端將形成圓椎體形式分布的壓應(yīng)力。若沿頂板布置錨桿群，各個錨桿形成的壓應(yīng)力圓椎體將交錯重疊，形成一個防止破裂區(qū)擴(kuò)散的承壓拱，這個供可以承受其上部破碎巖石施加的徑向載荷。沿錨桿軸向的預(yù)緊力在組合拱中產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力，從而明顯地改善了承壓拱應(yīng)力狀態(tài)，使圍巖狀態(tài)由單軸、雙軸變?yōu)槿S受壓。這樣在圍巖中形成一個均勻壓縮的連續(xù)承載區(qū)，從而大大提高組合拱的承載能

（三）在煤巷掘進(jìn)中的具體應(yīng)用

1、應(yīng)用于松軟圍巖巷道

松軟圍巖巷道具有穩(wěn)定性差、易變、不易維護(hù)等特點(diǎn)。在煤巷掘進(jìn)作業(yè)中，加強(qiáng)錨桿和注漿的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)錨桿與注漿的一體化，充分利用節(jié)理裂隙巖層，對巖層結(jié)構(gòu)特性予以改進(jìn)，將松軟圍巖煤巷縮小到一定范圍，降低對煤巷的破壞程度，延長錨桿支護(hù)作用時間。

2、應(yīng)用于復(fù)合頂板

在煤巷井下掘進(jìn)作業(yè)中，復(fù)合頂板會增加作業(yè)難度，主要源于上下層面之間的結(jié)合力較差。在煤巷井下掘進(jìn)不斷推進(jìn)的形勢下，可以采用聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。通過錨桿支護(hù)、錨索支護(hù)等的聯(lián)合，有效避免上覆巖石的脫落與松動，降低作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，保證作業(yè)的有序進(jìn)行。

3、應(yīng)用于綜放順槽

對于綜放作業(yè)面煤巷來說，不僅要保證相應(yīng)的巷道斷面，還要滿足防滅火等要求，通常情況下，采用不留區(qū)段煤柱或者留煤皮的方式予以巷道布置，所以，一定要保證巷道沒有較大的破壞。通過錨桿支護(hù)，加固頂板與兩幫，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的安全效果，促使煤巷井下采掘作業(yè)的順利完成。

二、錨索支護(hù)

（一）原理

錨索支護(hù)指的就是利用預(yù)應(yīng)力錨索加固巖體，其本質(zhì)就是借助錨索對加固巖體施加預(yù)應(yīng)力，制約巖體有害變形，顯著改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)，增強(qiáng)圍巖自身承載力，進(jìn)而確保圍巖的穩(wěn)定、安全[3]。錨索支護(hù)主要就是錨桿支護(hù)的進(jìn)一步發(fā)展。

（二）作用

錨索支護(hù)具有錨固力大、錨固深度大、能施加較大預(yù)應(yīng)力等優(yōu)勢，是困難煤巷道加固支護(hù)作業(yè)中不可或缺的重要方法。在煤巷井下掘進(jìn)過程中，主要應(yīng)用的就是端錨錨索，主要發(fā)揮補(bǔ)強(qiáng)作用，如果出現(xiàn)錨桿和頂板巖層冒落的現(xiàn)象，就可以利用錨索將下部不穩(wěn)定巖層懸吊到上層深部穩(wěn)定巖層上，避免已經(jīng)離層的頂板出現(xiàn)垮落情況。除此之外，因?yàn)殄^索能夠施加比較大的預(yù)應(yīng)力，可以擠緊與嚴(yán)密巖層中的節(jié)理、層理裂隙等不連續(xù)面，增大不連續(xù)面之間的摩擦力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)圍巖整體強(qiáng)度的提升。

三、煤巷井下掘進(jìn)支護(hù)策略

（一）根據(jù)巷道區(qū)段巷道頂、幫巖石性質(zhì)合理優(yōu)化設(shè)計(jì)

2014年9月分我們在準(zhǔn)旗黑岱溝煤礦601開切眼掘進(jìn)施工中，切眼原設(shè)計(jì)斷面9.8×3.5m，頂板錨桿12根規(guī)格為∮20×2400mm，間排距0.9m，頂板錨索∮17.8×6800mm，間排距2.0m計(jì)錨注4根，根據(jù)運(yùn)順掘進(jìn)到切眼巷道頂板巖層鉆孔探測得知頂板煤層厚度在17.56～21.20m之間。施工前經(jīng)與礦方協(xié)商將支護(hù)修改為：錨索支護(hù)參數(shù)修改為錨索長度改為8200mm，每排6根，間距2000mm加掛規(guī)格為4.0×0.11×0.9m礦用工字鋼梁，隔排打設(shè)，增強(qiáng)頂板整體隆。該工程取得了預(yù)期效果。

通過上述工種實(shí)例不難看出，對于超大斷面施工中我們要根據(jù)具體情況，采取相應(yīng)的修改措施解決難題。

（二）施工強(qiáng)化管理與技術(shù)培訓(xùn)

在煤巷井下掘進(jìn)作業(yè)中，強(qiáng)化管理是鞏固與發(fā)展支護(hù)改革的重要保障，對支護(hù)質(zhì)量有著重要影響。通過強(qiáng)化技術(shù)培訓(xùn)，提高從業(yè)人員技術(shù)水平。根據(jù)施工的實(shí)際情況，引進(jìn)先進(jìn)工藝、先進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)原理、工藝與實(shí)際操作的結(jié)合，確保支護(hù)作業(yè)的順利完成。

（三）放寬經(jīng)濟(jì)政策，提高領(lǐng)導(dǎo)重視

經(jīng)濟(jì)政策是保證煤礦企業(yè)支護(hù)作業(yè)的前提與基礎(chǔ)，一個企業(yè)只有加大煤礦支護(hù)安全資金的投入力度，才可以確保支護(hù)施工的順利進(jìn)行，推進(jìn)支護(hù)改革[4]。同時，轉(zhuǎn)變支護(hù)理念，提高企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)對支護(hù)作業(yè)的重視程度，確保支護(hù)操作的有序進(jìn)行。在制定支護(hù)方案的時候，必須對煤巷井下掘進(jìn)的具體情況進(jìn)行充分考慮，嚴(yán)格按照支護(hù)原則，合理編制支護(hù)方案，不斷提高煤巷道的穩(wěn)定性與安全性，確保煤礦開采作業(yè)的順利完成。

四、結(jié)束語

總而言之，在煤巷井下掘進(jìn)作業(yè)中，加強(qiáng)錨桿支護(hù)、錨索支護(hù)的應(yīng)用，不僅能夠加快煤巷井下掘進(jìn)速度，還可以提高井下作業(yè)效率，為煤礦開采的順利進(jìn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時，在編制支護(hù)方案的時候，必須對煤巷井下掘進(jìn)的具體情況進(jìn)行充分考慮，充分發(fā)揮支護(hù)作用，保證煤巷道的穩(wěn)定、安全，從根本上提高煤礦開采效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]何洪亮.涼水井煤礦掘進(jìn)作業(yè)中錨桿錨索選型及其依據(jù)[J].中小企業(yè)管理與科技，2014，（08）：173-174.

[2]賈林波.高預(yù)應(yīng)力錨桿錨索組合支護(hù)技術(shù)在運(yùn)輸下山掘進(jìn)支護(hù)中的應(yīng)用[J].煤，2013，（10）：18-21.

[3]于斌.高強(qiáng)度錨桿支護(hù)技術(shù)及在大斷面煤巷中的應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2011，39（08）：5-8，18.

[4]韋中成，邢凡雪.錨桿支護(hù)技術(shù)在煤巷掘進(jìn)中的應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2014，（09）：62-63.