對(duì)煤礦支護(hù)技術(shù)與設(shè)備的分析

侍愛(ài)軍　徐瑞靜　周榮哲（山東宏河礦業(yè)集團(tuán)嘉祥紅旗煤礦有限公司，山東　濟(jì)寧　272000）

對(duì)煤礦支護(hù)技術(shù)與設(shè)備的分析

侍愛(ài)軍徐瑞靜周榮哲
（山東宏河礦業(yè)集團(tuán)嘉祥紅旗煤礦有限公司，山東濟(jì)寧272000）

本文對(duì)煤礦施工中的巷道支護(hù)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)開(kāi)展了深入的分析，并預(yù)測(cè)了巷道支護(hù)技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的發(fā)展前景。

煤礦；巷道支護(hù)；單體液壓支柱

1　前言

我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)以及人民的日常生活都需要使用大量的煤炭，是煤炭利用大國(guó)。我國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量雖然較多，但在長(zhǎng)期的開(kāi)采中也頻臨匱乏。再加之我國(guó)煤層的深度都是很大的，所以開(kāi)采起來(lái)的難度很大。且進(jìn)行深層煤礦的開(kāi)采工作時(shí)，都需要設(shè)立井下巷道，為保證煤炭開(kāi)采工作的安全性，就必須科學(xué)、嚴(yán)格的進(jìn)行巷道支護(hù)工作，這樣才能保證巷道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，促進(jìn)煤炭開(kāi)采工作的順利進(jìn)行?，F(xiàn)今，我國(guó)的煤炭年產(chǎn)量日益走高，但開(kāi)采工作中所面臨的問(wèn)題也越來(lái)越多，因此，巷道支護(hù)工作的復(fù)雜程度也在不斷的提高。但作為煤炭開(kāi)采業(yè)的工作人員，必須不斷的深入這方面的研究，以保證煤炭開(kāi)采工作的高效開(kāi)展。

2　煤礦巷道支護(hù)理論

煤礦的生產(chǎn)工作能否順利開(kāi)展幾乎取決于巷道支護(hù)工作的質(zhì)量，因此，必須將巷道支護(hù)工作作為煤炭生產(chǎn)的重中之重。這些年的發(fā)展過(guò)程中，我國(guó)的煤炭產(chǎn)業(yè)也取得了較為喜人的發(fā)展成果。主要包括下列幾種先進(jìn)的支護(hù)理論：（1）新奧法支護(hù)理論：是在奧法支護(hù)理論的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐研究和改進(jìn)，同其他學(xué)科的研究成果，尤其是地質(zhì)動(dòng)力學(xué)的相關(guān)研究成果進(jìn)行交叉融合而形成的效率更高、可靠性更強(qiáng)的一種支護(hù)技術(shù)，這一支護(hù)理論的特征為：使用早強(qiáng)噴射混凝土來(lái)密封巷道周邊，并進(jìn)行密貼支護(hù)工作；做好圍巖加固工作，避免其在以后的工作中出現(xiàn)問(wèn)題，使用錨噴支護(hù)來(lái)增強(qiáng)其承載能力；圍巖加固好后還需對(duì)其評(píng)估，如果質(zhì)量較低還需開(kāi)展二次支護(hù)工作；如果出現(xiàn)了圍巖裂痕、破碎等問(wèn)題，則需進(jìn)行注漿加固工作；進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)要綜合考慮環(huán)境的影響，并設(shè)立適應(yīng)性較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)模型；施工期間要對(duì)施工工藝進(jìn)行適應(yīng)性的特征，更好的保證煤炭開(kāi)采的順利進(jìn)行。（2）聯(lián)合支護(hù)理論。這一理論和針對(duì)性強(qiáng)的支護(hù)技術(shù)相比具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，但這一穩(wěn)定性是針對(duì)圍巖整體而言的。很多研究人員在長(zhǎng)期工作過(guò)程中了解到，井下巷道特別是圍巖地質(zhì)、環(huán)境含未知因素較多的煤礦巷道內(nèi)，只增強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度可能會(huì)起到反作用，也就是說(shuō)巷道的支護(hù)穩(wěn)定性可能會(huì)因此而降低。這時(shí)由于區(qū)域強(qiáng)度的增強(qiáng)并不能避免圍巖變形問(wèn)題的發(fā)生，在長(zhǎng)期的外力及環(huán)境影響下，圍巖還是會(huì)發(fā)生明顯的變形的，所以，在設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)一定要使用科學(xué)的工作方式，要促進(jìn)圍巖整體穩(wěn)定性的增強(qiáng)，這樣才能避免支護(hù)性能降低問(wèn)題的發(fā)生。若巷道的地質(zhì)環(huán)境很復(fù)雜，則這一工作方式的成效是十分顯著的。但這一技術(shù)也有其缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：測(cè)定巷道圍巖的各項(xiàng)參數(shù)時(shí)只能集中在某一時(shí)間點(diǎn)，可是地質(zhì)狀況時(shí)處于變動(dòng)中的，這便會(huì)使圍巖的穩(wěn)定性慢慢的降低，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一臨界值后，巷道的穩(wěn)定性就會(huì)顯著降低。所以，使用聯(lián)合支護(hù)方式并不能確保巷道的長(zhǎng)期穩(wěn)定，并且還會(huì)增加后期維護(hù)工作量。（3）圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論。此理論是由我國(guó)專(zhuān)家侯朝炯提出的，其原理就是借助錨桿支護(hù)來(lái)增強(qiáng)圍巖的強(qiáng)度。由于錨桿支護(hù)能使圍巖的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，進(jìn)而提高圍壓，所以能從根本上增加圍巖的承受力，并且還可以增強(qiáng)區(qū)域巖體的峰后強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度。

3　使用頻率較高的礦井支護(hù)技術(shù)

3.1單體液壓支柱技術(shù)

單體液壓支柱技術(shù)已有30多年的發(fā)展歷程，因此科學(xué)性較高、使用范圍也很廣。在各個(gè)煤礦井中，都需要進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)工作，若煤礦使用年限較長(zhǎng)，則極易出現(xiàn)煤礦坍塌等事故。但是，使用單體液壓支柱可以使礦井的安全性大大提高，有效避免這一問(wèn)題的發(fā)生。這一技術(shù)科依據(jù)注液形式的差異分成外注式、內(nèi)注式兩類(lèi)。前者的優(yōu)勢(shì)是工作簡(jiǎn)單、方便維護(hù)，對(duì)于工作條件沒(méi)有太多的要求，它類(lèi)似一個(gè)油缸，升柱靠外部供液管路系統(tǒng)（包括液壓泵站），動(dòng)力介質(zhì)為乳化液。內(nèi)注式采用機(jī)油作為介質(zhì)，它的外形像油壓千斤頂，并且要手動(dòng)升柱。

3.2巷道錨桿支護(hù)技術(shù)

錨桿即桿狀錨栓體，在加固工作中經(jīng)常使用這一設(shè)施，一般將其放于巷道的圍巖中。使用這一技術(shù)時(shí)，要先在巷道的圍巖上鉆孔，我們將其叫做錨桿孔，而后在孔中安放錨桿，這樣便能起到較好的圍巖加固效果?，F(xiàn)今，我們?cè)谶M(jìn)行煤礦的巷道支護(hù)工作時(shí)頻繁的使用這一技術(shù)，實(shí)際工作也表面，這一技術(shù)的支撐效果是非常好的，它的工作原理主要包括：（1）懸吊作用。其實(shí)就是把錨桿可能會(huì)發(fā)生掉落的圍巖懸掛在硬度較高的巖石上，在懸吊力的影響下減小圍巖的重力作用，進(jìn)而起到加固作用。（2）減跨作用。巷道內(nèi)所設(shè)置的錨桿可以有效降低壓力拱的高度以及跨度。（3）組合梁作用。錨桿把組合板壓緊之后，各層板梁結(jié)構(gòu)便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)整體，擠壓力以及拉伸力也會(huì)因此而分散，最終便能使板梁的抗彎強(qiáng)度和承載力得到提高。（4）圍巖補(bǔ)強(qiáng)加固作用。巷道深處圍巖內(nèi)的巖石是三向受力的，但巷道附近的巖石卻是二向受力的，這會(huì)導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度的降低，所以圍巖極易在巨大壓力的作用下發(fā)生形變。如果能使圍巖維持在三向受力狀態(tài)，就能有效的提高其強(qiáng)度。

4　降低煤礦礦井支護(hù)的成本

現(xiàn)今，煤炭行業(yè)研究的重點(diǎn)就是咋保證支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上減少支護(hù)成本，若不考慮支護(hù)成本的降低，則會(huì)影響煤炭企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)水平，制約煤炭企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展。所以，探究低成本的礦井支護(hù)方式對(duì)于煤炭企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展有著非常重要的意義。（1）擴(kuò)大巷道斷面的面積和緩沖面積，這樣能降低維修工作的總量，降低維護(hù)成本和人工成本。（2）要科學(xué)的確定巷道各點(diǎn)的受力。通常要將主要受力點(diǎn)設(shè)置在兩肩或兩角，并注重提高支護(hù)總量，避免出現(xiàn)多余的錨桿加密和多打錨索的問(wèn)題。（3）科學(xué)的確定支護(hù)參數(shù)，應(yīng)結(jié)合煤巖層的特征，在深入分析及模擬實(shí)驗(yàn)后，選擇最合理的支護(hù)參數(shù)。比如，要深入分析巷道的頂板巖層地質(zhì)狀況和煤壁的硬度，并選擇最為適宜的支護(hù)邊距，這樣能有效減少支護(hù)成本。（4）要使用最適宜的支護(hù)設(shè)施，并非要一味的選用最好的支護(hù)設(shè)施。完成評(píng)估工作后，便可以在一些區(qū)域使用自制加工幫錨桿和舊鋼絲繩來(lái)取代支護(hù)設(shè)施，這能有效的縮減材料成本。

結(jié)語(yǔ)

總之，在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，必須不斷的提高巷道支護(hù)工作的水平，只有這樣才能保證煤礦的安全，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提高，并在保證工作質(zhì)量的基礎(chǔ)上有效的降低成本，促進(jìn)煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

[1]康紅普，王金華.煤巷錨桿支護(hù)理論與成套技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2007.

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