卸壓支護(hù)技術(shù)在煤巷支護(hù)中的應(yīng)用

楊長(zhǎng)松+李凱

摘要：煤巷是煤礦生產(chǎn)中的重要通道，隨著煤炭資源不斷向深部延伸，并逐漸進(jìn)入深入的開發(fā)狀態(tài)，煤巷的安全問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)峻，而傳統(tǒng)的棚式支護(hù)方式已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)的需要。因此，相關(guān)企業(yè)必須對(duì)煤巷支護(hù)的方式進(jìn)行改革，并且積極引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，同時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員要在煤巷掘進(jìn)過(guò)程中選擇合理的支護(hù)方式，以及對(duì)煤巷支護(hù)新技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，這樣不僅能夠促進(jìn)煤礦的安全生產(chǎn)，還能夠提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：卸壓支護(hù)技術(shù)；煤巷支護(hù)；應(yīng)用

引言：在煤礦礦井中，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(hù)，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)煤層巷道變形、頂板脫落、巷幫脫落等現(xiàn)象，造成一些巷道事故的發(fā)生。因此，煤礦企業(yè)應(yīng)深入研究開采工作的安全性、穩(wěn)定性及科學(xué)性，這樣才能夠推動(dòng)煤礦企業(yè)的快速發(fā)展。文章主要對(duì)卸壓支護(hù)技術(shù)在煤巷支護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，主要分析了其主要內(nèi)容及工作原理，并簡(jiǎn)要介紹了其注意事項(xiàng)，以及在煤巷支護(hù)中的應(yīng)用。

1卸壓支護(hù)技術(shù)的主要內(nèi)容分析

所謂卸壓支護(hù)，是在采用原有支架形式的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)大巷道開掘斷面，使圍巖有足夠變形移動(dòng)空間，在支架與圍巖之間用袋裝的碎石進(jìn)行充填，當(dāng)圍巖發(fā)生移近變形后，可通過(guò)碎石調(diào)節(jié)使支架載荷分布變得十分均勻，充分發(fā)揮支架抗壓能力和阻止變形的作用。而煤巷支護(hù)中，傳統(tǒng)采用的木棚支護(hù)逐步演變?yōu)榈V用工字鋼支護(hù)，雖然圍巖的支護(hù)強(qiáng)度大大提高了，但由于工字鋼的梯形支護(hù)承受頂壓能力差，常常出現(xiàn)頂梁彎曲，梁腿鉆進(jìn)底板或彎曲破壞。隨著礦井逐步向深部區(qū)的開采，地應(yīng)力的增大，引進(jìn)采用了36U型鋼支護(hù)改變了對(duì)圍巖的支護(hù)方式，減小了頂壓對(duì)巷道的破壞程度，使巷道的支護(hù)強(qiáng)度得到了更進(jìn)一步的提高。在采用U型鋼網(wǎng)支護(hù)的過(guò)程中，通過(guò)卸壓使高應(yīng)力區(qū)向圍巖深部轉(zhuǎn)移，減少了圍巖高應(yīng)力對(duì)支架的破壞。實(shí)施迎頭煤層注水，增大了煤層粘結(jié)力，減小了圍巖松動(dòng)圈范圍，防止了煤墻片幫和冒頂，提高了支護(hù)效果。

2卸壓支護(hù)技術(shù)工作原理分析

在煤礦開采過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)深部巷道圍巖控制“內(nèi)、外承載結(jié)構(gòu)”耦合原理，提出了深部巷道卸壓支護(hù)新技術(shù)。這種技術(shù)綜合采用了圍巖卸壓、錨梁網(wǎng)噴支護(hù)、U型鋼支護(hù)、注漿和錨索加強(qiáng)支護(hù)等手段，其原理如下：

首先，采用導(dǎo)硐卸壓，這樣可以促使開巷后集中應(yīng)力向深部圍巖轉(zhuǎn)移，從而使得周邊圍巖應(yīng)力降低，以便在深部圍巖中逐步形成外結(jié)構(gòu)，以提升巷道的穩(wěn)定性；其次，采用錨梁網(wǎng)噴支護(hù)和U型鋼支架聯(lián)合支護(hù)，以形成承載能力較強(qiáng)的內(nèi)結(jié)構(gòu)，這樣就可以適度讓壓，并控制外結(jié)構(gòu)向外移動(dòng)的過(guò)程，進(jìn)而使得結(jié)構(gòu)離巷道周邊距離的合理性，并且塑性區(qū)及破碎區(qū)范圍較小，圍巖變形量較小；最后，通過(guò)注漿，大范圍改善圍巖的強(qiáng)度參數(shù)，充填圍巖裂隙，并采用錨索加強(qiáng)支護(hù)，進(jìn)一步提高內(nèi)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，進(jìn)而促使外結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。通過(guò)上述卸壓支護(hù)方法，一方面，可以使得外承載結(jié)構(gòu)到巷道周邊的距離比較合理，且能長(zhǎng)期穩(wěn)定，另一方面，使得巷道周邊破裂圍巖的強(qiáng)度軟化和碎脹變形得到有效控制，從而實(shí)現(xiàn)巷道圍巖長(zhǎng)期穩(wěn)定的目標(biāo)。

3選用支護(hù)技術(shù)的注意事項(xiàng)

在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，煤礦井巷的穩(wěn)定性和可靠性尤為重要，是煤礦安全生產(chǎn)的基本保障，然而由于煤礦井巷不僅要承受來(lái)自不同方向的壓力擠壓，還會(huì)受到井巷位置、圍巖性質(zhì)、掘進(jìn)方法、斷面尺寸、沿空護(hù)巷等因素的干擾，因此，技術(shù)人員必須借助合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)和技術(shù)來(lái)強(qiáng)化穩(wěn)定性。現(xiàn)階段，雖然有多種支護(hù)技術(shù)和形式可供選擇，如錨噴支護(hù)、錨桿支護(hù)、鋼筋混凝土支護(hù)、錨索支護(hù)等，但是這些支護(hù)技術(shù)一般具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用范圍，因此，在煤礦井巷工程中選用支護(hù)技術(shù)時(shí)應(yīng)注意做到以下幾點(diǎn)要求：第一，技術(shù)人員必須熟悉掌握不同支護(hù)技術(shù)的要求特點(diǎn)、操作規(guī)范、適用條件，以便對(duì)煤礦井巷關(guān)鍵部位、問(wèn)題多發(fā)點(diǎn)等采取針對(duì)性措施；第二，技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性、地面沉降、支護(hù)應(yīng)力量、拱頂下沉等相關(guān)情況加以密切監(jiān)測(cè)，以便提高支護(hù)技術(shù)的可行性和安全性；第三，還應(yīng)盡可能詳盡地分析地下水、圍巖等水文地質(zhì)信息，以確保支護(hù)技術(shù)效果達(dá)到最佳，并且在此基礎(chǔ)上制定高效、合理、安全、規(guī)范的支護(hù)方案，進(jìn)而促進(jìn)煤礦生產(chǎn)安全，增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4卸壓支護(hù)技術(shù)在煤礦井巷工程中的應(yīng)用

在具體實(shí)踐中，煤礦井巷工程涉及的支護(hù)技術(shù)形式多樣，這就為煤礦安全、高效作業(yè)提供了重要保障。下文主要就常見的支護(hù)技術(shù)加以分析，希望對(duì)推動(dòng)煤礦行業(yè)的健康發(fā)展和支護(hù)技術(shù)的順利應(yīng)用有所幫助。

通常情況下，由于錨噴支護(hù)技術(shù)融合了錨桿支護(hù)、噴混凝土或噴漿技術(shù)，因此，可通過(guò)巷道的抗拉強(qiáng)度來(lái)增強(qiáng)抗裂能力，大幅改善支護(hù)效果，并且這種技術(shù)已成為煤礦井巷中優(yōu)先選擇的支護(hù)技術(shù)，一般多用于頂拱支護(hù)和巷道邊墻。但是，要想真正發(fā)揮出這種技術(shù)的效果，技術(shù)人員必須準(zhǔn)確把握支護(hù)要點(diǎn)，比如，基于對(duì)圍巖條件的科學(xué)分析為錨桿設(shè)定合理的預(yù)應(yīng)力，以提高支護(hù)強(qiáng)度；盡量配合使用鋼帶、托板、金屬網(wǎng)等構(gòu)件，以將預(yù)壓桿所承受的預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散至圍巖中；針對(duì)圍巖裂紋、裂縫、離層等現(xiàn)象，應(yīng)確保圍巖處于穩(wěn)定的受壓狀態(tài)，避免出現(xiàn)拉伸、彎曲、剪切破壞等變形，進(jìn)而提高圍巖的完整性、穩(wěn)定性和整體強(qiáng)度；同時(shí)在施工中，技術(shù)人員要注意巖層層理或節(jié)理縫隙的壓密擠緊，并合理連接圍巖與預(yù)壓桿次生的承載結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高其抗剪力。

而軟巖巷道卸壓支護(hù)技術(shù)主要是采用人工開鑿底板卸壓槽使巷道在受到掘巷及采動(dòng)影響時(shí)，巷道周邊圍巖形成的應(yīng)力峰值向遠(yuǎn)離巷道周邊圍巖的深部轉(zhuǎn)移，使巷道處于應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，同時(shí)巷道松動(dòng)圈圍巖進(jìn)行加固支護(hù)的方式改善巷道強(qiáng)支、硬支、支不住、返修的惡性循環(huán)，為深部軟巖巷道的支護(hù)開辟新的支護(hù)理念。并且，卸壓槽是為了改變巷道周圍的應(yīng)力分布，改善巷道圍巖支護(hù)環(huán)境，使應(yīng)力峰值向深部轉(zhuǎn)移而開挖的一定寬度及深度的槽。開挖巷道底板卸壓槽使高應(yīng)力分布到卸壓區(qū)以外，而深部巖體仍處于原巖應(yīng)力狀態(tài)，具有很高的強(qiáng)度，在應(yīng)力增高區(qū)內(nèi)巖體形成自承載結(jié)構(gòu)，承受掘巷及工作面回采引起的集中應(yīng)力。同時(shí)，在其支撐和保護(hù)下，使卸壓區(qū)內(nèi)的巖體承受較小的應(yīng)力，進(jìn)而得以保持穩(wěn)定。另一方面，結(jié)構(gòu)和整體性并沒(méi)有受到完全破壞的卸壓區(qū)內(nèi)的圍巖，仍然存在部分殘余強(qiáng)度，向巖體自承結(jié)構(gòu)提供了側(cè)向約束力，增加了巖體自承結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而使巷道圍巖的整體穩(wěn)定性得到顯著提高。但針對(duì)軟巖井巷，要著力強(qiáng)化噴層或金屬網(wǎng)的剛度和強(qiáng)度，對(duì)薄弱部位配以錨梁支護(hù)，并實(shí)時(shí)進(jìn)行二次支護(hù)，防止出現(xiàn)圍巖變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)變形過(guò)大的情況，此外，還應(yīng)借助膨脹材料充滿錨桿孔，進(jìn)一步提高錨噴支護(hù)效果。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，卸壓支護(hù)技術(shù)在煤礦井巷工程中彰顯了巨大的應(yīng)用價(jià)值，且作用和影響日益凸顯。但在實(shí)踐中，技術(shù)人員要注意緊貼實(shí)際情況，選擇合理的支護(hù)方式，堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)的支護(hù)規(guī)范，制定完善的支護(hù)方案，并繼續(xù)深化對(duì)其的創(chuàng)新和實(shí)踐力度，以研發(fā)出更為安全、有效、可靠的支護(hù)技術(shù)，進(jìn)一步推動(dòng)煤礦生產(chǎn)走向安全化、高效化發(fā)展。

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