煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用

崔永安

（冀中能源股份有限公司邯鄲云駕嶺礦，河北 邯鄲056301）

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)以及生活節(jié)奏的加快，對(duì)于能源的需求越來(lái)越高。而煤炭資源是我國(guó)最為重要的化石能源，在煤礦開(kāi)采力度不斷加大的同時(shí)，煤炭資源的開(kāi)采也越來(lái)越深入。深層煤炭的挖掘環(huán)境越來(lái)越惡劣，挖掘難度越來(lái)越大。為了保證井下作業(yè)的礦工的生命財(cái)產(chǎn)安全，必須要重視并加強(qiáng)巷道支護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用。

2 煤礦巷道支護(hù)技術(shù)分析

煤礦生產(chǎn)具有較高的危險(xiǎn)性，而巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用可以為礦工在井下作業(yè)提供一個(gè)相對(duì)安全的作業(yè)環(huán)境。針對(duì)巷道的布置，必須要以巷道力學(xué)研究為基礎(chǔ)，進(jìn)行巷道支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工。一般情況下，可將圍巖巷道與支護(hù)體系視為一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)，通過(guò)保持圍巖巷道與支護(hù)體系力學(xué)特征的平衡，提升煤礦巷道的穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段，煤礦巷道支護(hù)方式為砌碹支護(hù)、棚式支架支護(hù)、錨噴支護(hù)等。

2.1 砌碹支護(hù)技術(shù)

在煤礦的生產(chǎn)過(guò)程中，砌碹支護(hù)的研究與應(yīng)用相對(duì)較早，其常用的施工材料為混凝土、料石、現(xiàn)澆混凝土、鋼筋混凝土等。使用不同的施工材料，砌碹支護(hù)的性能也有所不同，其中，尤以混凝土以及料石為材料的砌碹支護(hù)抗壓性能、抗震性能、安全性能最強(qiáng)，使用壽命最長(zhǎng)。但是砌碹支護(hù)屬于被動(dòng)支護(hù)方式，使用成本較高，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，且施工效率還十分有限，因此，只在一些特殊的大型巷道中使用。

2.2 棚式支架支護(hù)技術(shù)

棚式支架支護(hù)技術(shù)是在20 世紀(jì)90 年代初期應(yīng)用最為廣泛的支護(hù)形式。但是在煤炭開(kāi)采力度越來(lái)越大、開(kāi)采復(fù)雜性越來(lái)越高的情況下，棚式支架支護(hù)技術(shù)已經(jīng)被新型支護(hù)技術(shù)所取代。按照材質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，棚式支架支護(hù)主要有鋼筋混凝土棚式支架支護(hù)、金屬棚式支架支護(hù)以及木質(zhì)棚式支架支護(hù)三種。其中，木支架依然還在使用，由于木材質(zhì)的支護(hù)時(shí)間不長(zhǎng)、木材耗費(fèi)量大、變形幾率高等缺點(diǎn)，主要在淺部圍巖的巷道支護(hù)中應(yīng)用。

2.3 錨噴支護(hù)技術(shù)

錨噴支護(hù)技術(shù)也是屬于早期煤礦工程支護(hù)技術(shù)中的一種，主要通過(guò)內(nèi)部與外部的共同加固來(lái)實(shí)現(xiàn)巷道圍巖周邊的全部密封，從而減少自然災(zāi)害對(duì)巷道的影響。與其他支護(hù)技術(shù)相比，錨噴技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)，但其造價(jià)成本較高，也并不常用于煤礦工程巷道支護(hù)中。

另外，支護(hù)技術(shù)對(duì)于地形的要求較高，在實(shí)際的煤礦巷道支護(hù)中，必須要先分析其地形特點(diǎn)，針對(duì)性地選擇支護(hù)技術(shù)。而且大多數(shù)情況下，會(huì)同時(shí)使用2 種以上的支護(hù)形式，加強(qiáng)煤礦巷道的保護(hù)效果。多種支護(hù)形式的同時(shí)使用使得造價(jià)成本更高，成巷速度更慢，且兩種支護(hù)技術(shù)之間的組合也存在一定的難度，因此，非常有必要加強(qiáng)對(duì)煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的研究[1]。

3 煤礦巷道錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展

3.1 煤礦錨桿技術(shù)的現(xiàn)狀

隨著煤礦資源開(kāi)采力度的增大，表層的煤礦資源已經(jīng)日漸枯竭。而煤礦企業(yè)為了獲得持續(xù)性的經(jīng)濟(jì)利益，加深了巷道的挖掘深度。但是挖掘深度越深，井下開(kāi)采環(huán)境越復(fù)雜，煤礦巷道坍塌的風(fēng)險(xiǎn)就越高。而一旦出現(xiàn)礦井事故，不僅會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)線的正常運(yùn)行，還會(huì)嚴(yán)重威脅礦工人員的人身安全，這些都是煤礦企業(yè)謀求發(fā)展過(guò)程中面臨的最大問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新型的巷道支護(hù)技術(shù)被研發(fā)出來(lái)，應(yīng)用到煤礦開(kāi)采過(guò)程中，也有效提升了煤礦巷道的安全性以及可靠性，促進(jìn)了煤礦巷道技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。而作為一種新型的巷道支護(hù)技術(shù)，錨桿支護(hù)主要是將錨桿和圍巖緊密地黏貼在一起，來(lái)增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)固性。這種支護(hù)方式的優(yōu)勢(shì)是支護(hù)成本低、支護(hù)效果好，還可以重復(fù)利用，已經(jīng)成為現(xiàn)階段煤礦巷道支護(hù)中應(yīng)用最為廣泛的支護(hù)形式。

3.2 煤礦錨桿技術(shù)應(yīng)用存在的問(wèn)題

煤礦錨桿技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，也存在著以下幾方面的問(wèn)題：第一，挖掘深度越深，煤礦巷道承受的壓力就會(huì)越大，巷道支護(hù)技術(shù)的難度就會(huì)增大。第二，在煤礦的挖掘過(guò)程中，地質(zhì)條件不同也是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。例如，針對(duì)軟巖巷道的支護(hù)，自承圈厚度不大的圍巖就無(wú)法對(duì)巷道進(jìn)行有力的保護(hù)，而在正式開(kāi)采后，圍巖的應(yīng)力也會(huì)發(fā)生變化，作用到支護(hù)體上的壓力也會(huì)更大。此時(shí)，需要提升對(duì)支護(hù)體強(qiáng)度的要求，而支護(hù)體的強(qiáng)度過(guò)高又會(huì)限制圍巖的變形，不利于支護(hù)體與圍巖之間的支護(hù)作用的發(fā)揮。巷道的巖層在應(yīng)力的作用下發(fā)生碰撞，就會(huì)使圍巖軟弱區(qū)域出現(xiàn)破碎，對(duì)自承圈產(chǎn)生破壞，引發(fā)嚴(yán)重的巷道安全事故。第三，由于信息技術(shù)動(dòng)態(tài)輔助系統(tǒng)不夠科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，評(píng)估系統(tǒng)對(duì)于巷道安全性的評(píng)估也不夠準(zhǔn)確，導(dǎo)致無(wú)法給予錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用以精準(zhǔn)的指導(dǎo)，無(wú)法為礦工人員創(chuàng)造一個(gè)安全、穩(wěn)定的生產(chǎn)環(huán)境。第四，煤礦下層工作過(guò)程中，會(huì)伴隨著震動(dòng)現(xiàn)象，因此，一旦出現(xiàn)震動(dòng)，螺距就會(huì)增大、鎖緊力就會(huì)變差，支護(hù)體就會(huì)在放炮后產(chǎn)生松弛[2]。

4 煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

4.1 支護(hù)方式的科學(xué)選擇與應(yīng)用

煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，需要注意支護(hù)方式的科學(xué)選擇與應(yīng)用。而支護(hù)方式的選擇需要充分考慮地形以及環(huán)境對(duì)支護(hù)方式的要求。也就是說(shuō)，必須要提前分析巷道情況、運(yùn)動(dòng)情況以及圍巖發(fā)展情況，才能針對(duì)性地選擇支護(hù)方式。另外，在正式開(kāi)始井下作業(yè)之前，一定要做好充分的準(zhǔn)備工作。如果圍巖強(qiáng)度增加，可以選擇錨桿支護(hù)；如果巷道的穩(wěn)定系數(shù)較高，可以選擇剛性支護(hù)；如果巷道的穩(wěn)定性較差，可以選擇伸縮支護(hù)。只有保證煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的靈活選擇，才能最大限度地保證井下作業(yè)的安全。

4.2 加強(qiáng)軟巖巷道的支護(hù)

煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，需要加強(qiáng)軟巖巷道的支護(hù)，即對(duì)巷道進(jìn)行二次支護(hù)，通過(guò)雙重保護(hù)來(lái)增強(qiáng)第一次支護(hù)的柔性，保證支護(hù)體強(qiáng)度。同時(shí)，促進(jìn)圍巖形變，釋放一部分應(yīng)力，提升圍巖的穩(wěn)定性以及安全性。而加強(qiáng)軟巖巷道的支護(hù)，可以有效避免巷道脆弱區(qū)的擴(kuò)大。而使用錨梁支護(hù)加固圍巖，可以顯著提升圍巖的約束力，進(jìn)而保證巷道的安全性與穩(wěn)定性。

4.3 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)工作

煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，需要提前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)工作，制定出一套科學(xué)合理的支護(hù)方案。而加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)工作，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)巷道施工現(xiàn)場(chǎng)的潛在隱患，精準(zhǔn)把握圍巖的特點(diǎn)以及狀態(tài)，預(yù)測(cè)各種突發(fā)情況，進(jìn)而針對(duì)性地制定支護(hù)方案，消除各種安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.4 加強(qiáng)支護(hù)設(shè)備的更新和維護(hù)

煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，需要加強(qiáng)支護(hù)設(shè)備的更新和維護(hù)。尤其是煤礦挖掘深度的增加，增加了井下作業(yè)的危險(xiǎn)性與多變性。只有煤礦企業(yè)以及國(guó)家相關(guān)部門(mén)加大科研力度，創(chuàng)新支護(hù)技術(shù)，才能有力促進(jìn)煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的進(jìn)步，保證煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。但是煤礦巷道是一項(xiàng)理論與實(shí)踐高度結(jié)合的技術(shù)，很多最新的研究成果，并不能直接利用到實(shí)際的煤礦巷道支護(hù)中。另外，部分煤礦巷道支護(hù)設(shè)備比較落后，也影響了最新研究成果的應(yīng)用與普及。要想改善這一點(diǎn)，就必須要相關(guān)煤礦管理部門(mén)意識(shí)到煤礦巷道支護(hù)設(shè)備更新與維護(hù)的重要性，加大支護(hù)設(shè)備的更新與維護(hù)力度[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)于煤炭資源的需求也越來(lái)越高，煤礦的開(kāi)采與挖掘力度也越來(lái)越大。與此同時(shí)，為了保證煤礦開(kāi)采與挖掘的安全，就必須要加強(qiáng)煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用。同時(shí)，根據(jù)煤礦巷道的實(shí)際情況，綜合各方面的影響因素，選擇科學(xué)合理的支護(hù)方式，加強(qiáng)軟巖巷道的支護(hù)、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)工作、加強(qiáng)支護(hù)設(shè)備的更新和維護(hù)。