煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用

陳光華+孟浩+李立立

摘 要：煤礦巷道是煤礦運(yùn)輸和開(kāi)采的主要通道，巷道狀況良好與否是煤礦巷道開(kāi)采的前提和基礎(chǔ)，巷道支護(hù)是煤礦開(kāi)采的重要工作部分，巷道的支護(hù)情況是減少煤礦事故發(fā)生和提高開(kāi)采效率的重要保障，伴隨對(duì)煤礦開(kāi)采量的不斷深入，對(duì)煤礦巷道支護(hù)提出更高的要求，目前我國(guó)煤礦開(kāi)采巷道的主要支護(hù)技術(shù)包括木支護(hù)、鋼支護(hù)及錨桿支護(hù)等，錨桿支護(hù)技術(shù)成本低技術(shù)成熟，被廣泛應(yīng)用于煤礦巷道支護(hù)中，本文主要介紹煤礦巷道支護(hù)的類型，分析煤礦巷道與圍巖相互作用之間的關(guān)系，著重介紹錨桿支護(hù)的應(yīng)用及煤礦巷道支護(hù)技術(shù)中的問(wèn)題進(jìn)行分析探究，為煤礦巷道支護(hù)提供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦開(kāi)采；錨桿支護(hù)；煤礦巷道

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.055

0 引言

我國(guó)煤礦開(kāi)采主要以井下開(kāi)采為主，隨著煤礦資源需求量的加深，煤礦開(kāi)采不斷深入，對(duì)煤礦巷道的需求超過(guò)傳統(tǒng)巷道支護(hù)的技術(shù)，為保持煤礦巷道圍巖的穩(wěn)定和巷道的暢通，我國(guó)煤礦企業(yè)開(kāi)采引入先進(jìn)技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)備，在多種支護(hù)方式中錨桿支護(hù)是主要支護(hù)方式，廣泛應(yīng)用于煤礦巷道中，錨桿支護(hù)與棚式支護(hù)相比，錨桿支護(hù)可以減少作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低巷道支護(hù)的成本，因此在巷道支護(hù)中得到應(yīng)用，但目前我國(guó)煤礦巷道支護(hù)存在一些問(wèn)題，我國(guó)需要認(rèn)清問(wèn)題的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)措施的改進(jìn)，保證煤礦巷道的順利作業(yè)。

1 我國(guó)煤礦巷道支護(hù)的主要形式

我國(guó)的煤礦開(kāi)采按巷道支護(hù)對(duì)圍巖的作用力不同將巷道支護(hù)分為四類：在巷道圍巖表面的支護(hù)方式、支護(hù)力在巷道圍巖表面和圍巖內(nèi)部的支護(hù)方式、可以提高圍巖強(qiáng)度且改善圍巖力學(xué)性質(zhì)的支護(hù)方式和降低圍巖應(yīng)力改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)的支護(hù)方式四種

（1）砌碴支護(hù)是我國(guó)煤礦巷道中應(yīng)用較早的支護(hù)方式，適合在大型巷道中使用，主要是根據(jù)支護(hù)力作用在巷道表面的支護(hù)為主，主要的支護(hù)材料分為料石、現(xiàn)澆混凝土等，但該支護(hù)方式支護(hù)成本較高，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，無(wú)法適應(yīng)大型圍巖的巷道。

（2）棚式支護(hù)的支護(hù)力主要在圍巖內(nèi)部和外部的支護(hù)方式，按照支護(hù)材料分為木支護(hù)、鋼筋混凝土支護(hù)等，但木支護(hù)已被淘汰，按照斷面可以將棚式支護(hù)分為梯形、拱形和圓形支護(hù)，棚式支護(hù)同樣是一種被動(dòng)支護(hù)技術(shù)，支護(hù)時(shí)支架無(wú)法貼合巷道表面，控制變形能力較差，遇到復(fù)雜地質(zhì)無(wú)法滿足支護(hù)要求，加上棚式支護(hù)支護(hù)效果差，成本高，逐漸被錨桿支護(hù)代替。

（3）錨噴支護(hù)發(fā)展到目前為止已有50多年歷史，錨噴支護(hù)可主動(dòng)加固受風(fēng)影響的圍巖，能充分發(fā)揮圍巖的自承載力，錨噴支護(hù)時(shí)煤礦巷道支護(hù)的主要支護(hù)形式，被廣泛應(yīng)用于煤礦巷道中

（4）注漿加固和復(fù)合支護(hù)，在破碎巷道中，傳統(tǒng)的棚式支護(hù)和錨桿支護(hù)無(wú)法滿足支護(hù)要求，可以通過(guò)圍巖注漿的途徑進(jìn)行圍巖周圍的加固，在破碎巖體內(nèi)將破碎巖體加固，改善周邊圍巖受力機(jī)構(gòu)提高自身承載力，可根據(jù)不同地質(zhì)條件選擇不同的支護(hù)方式；復(fù)合支護(hù)方式是通過(guò)采用兩種及以上的支護(hù)方式對(duì)巷道進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，復(fù)合支護(hù)方式可以做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，更廣泛的適用于不同支護(hù)方式內(nèi)。但該支護(hù)方式成本和較高，速度慢，無(wú)法形成統(tǒng)一，因此需要選擇合理的支護(hù)方式才能達(dá)到預(yù)定效果。

2 煤礦巷道支護(hù)的主要理論

我國(guó)巷道支護(hù)方式的理論支護(hù)方式有多種，在實(shí)際操作中起到重要作用，目前主要的理論有新奧法支護(hù)理論、聯(lián)合支護(hù)理論、松動(dòng)圈支護(hù)理論和圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論等，下面對(duì)幾種常見(jiàn)理論進(jìn)行分析：

（1）新奧法支護(hù)理論，新奧法支護(hù)理論主要采用需要多種支護(hù)原理，主要依靠完成巷道的爆破，加固存在安全隱患的圍巖時(shí)主要采用錨噴支護(hù)技術(shù)，提升圍巖的自身承載力，并將潛在巷道中的混凝土進(jìn)行錨噴支護(hù)方式，對(duì)破碎的圍巖實(shí)行加固注漿，形成承載圈，并將周圍的巷道加密支護(hù)，達(dá)到加固支護(hù)的目的。

（2）聯(lián)合支護(hù)理論，煤礦井下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多樣，面對(duì)復(fù)雜困難的巷道，需要提高支護(hù)的強(qiáng)度控制圍巖變形，先柔后剛，進(jìn)行穩(wěn)定的支護(hù)手段，聯(lián)合支護(hù)廣泛應(yīng)用于復(fù)雜困難的巷道中，但隨著開(kāi)采深度的加深，圍巖巷道的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)受到挑戰(zhàn)，需要多次維修才能預(yù)防圍巖變形。

（3）松動(dòng)圈支護(hù)理論，煤礦巷道在開(kāi)采顧成中出現(xiàn)松動(dòng)圈，圍巖變形的過(guò)程是松動(dòng)圈變形膨脹，因此松動(dòng)圈的支護(hù)原理主要是支護(hù)變形膨脹的碎石，膨脹范圍越大，圍巖變形就會(huì)越大，對(duì)巷道支護(hù)困難就越大，因此需要根據(jù)松動(dòng)圈大小的不同，制定相應(yīng)的支護(hù)條件和形式。

3 煤礦主要巷道支護(hù)技術(shù)的分析

隨著開(kāi)采深度的不斷增加，我國(guó)煤礦開(kāi)采井下作業(yè)環(huán)境惡劣，巷道中軟巖占有很大的成分，煤礦軟巖巷道具有頂部巖層軟，圍巖強(qiáng)度弱，遇水容易造成巷道的膨脹，對(duì)巷道支護(hù)方面有很大的阻礙，部分煤礦頂板采用砂質(zhì)類巖層，松散且易碎，抗壓能力較弱，當(dāng)出現(xiàn)較大的震動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)崩塌的情況，因此，為穩(wěn)定和提高巷道的穩(wěn)定，避免圍巖的拉伸和變形，錨桿支護(hù)技術(shù)提到廣泛應(yīng)用，在軟巖巷道中使用錨桿支護(hù)可以大大降低巷道的變形，確保井下作業(yè)人員的安全開(kāi)采。

錨桿支護(hù)技術(shù)主要是適用于被動(dòng)破壞情況下的軟巖，對(duì)錨固圍巖的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行改變，可以更好的控制圍巖的變形，煤礦開(kāi)采時(shí)巷道圍巖應(yīng)力受重力影響，支護(hù)體承受較大的壓力，需要采取加強(qiáng)支護(hù)體的措施，提高支護(hù)體的抗壓力，控制軟巖巷道的大量變形；軟巖巷道受應(yīng)力作用容易出現(xiàn)膨脹的情況，造成圍巖周圍不同程度的變形，通過(guò)錨桿二次支護(hù)技術(shù)，既可以保持一次支護(hù)的支護(hù)框架，又可以提高支護(hù)強(qiáng)度，二次支護(hù)技術(shù)不僅可以控制圍巖開(kāi)采中出現(xiàn)的大量變形，還可以排查巷道內(nèi)圍巖的具體情況，根據(jù)巷道的具體情況進(jìn)行針對(duì)性的支護(hù)，加強(qiáng)錨噴支護(hù)技術(shù)和錨桿支護(hù)，加固軟巖巷道。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤礦企業(yè)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)巷道支護(hù)提出更高的要求，不同的礦區(qū)地質(zhì)條件不同，應(yīng)該選擇合適的支護(hù)技術(shù)，改變和預(yù)防巷道變形，提高巷道的穩(wěn)定性，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，采用錨桿支護(hù)或二次支護(hù)措施，實(shí)行科學(xué)合理的支護(hù)技術(shù)，為有效提升煤礦開(kāi)采奠定基礎(chǔ)，確保井下作業(yè)人員的安全，增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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