地下煤礦采準(zhǔn)巷道支護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用分析

靳順奇 張端磊 徐雷

摘 要：煤炭資源是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要能源，隨著開(kāi)采的不斷深入，對(duì)礦山開(kāi)采技術(shù)提出了更高的要求，巷道的支護(hù)技術(shù)的研究和發(fā)展尤為關(guān)鍵。特別是受高應(yīng)力影響的巷道圍巖容易發(fā)生變形和支護(hù)困難的問(wèn)題，不同區(qū)域的地質(zhì)條件各不相同，巷道容易變形和坍塌的問(wèn)題對(duì)巷道的支護(hù)技術(shù)提出了更高的要求。本文主要根據(jù)不同的巷道支護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析總結(jié)，通過(guò)合理分析選擇合適的巷道支護(hù)技術(shù)，充分發(fā)揮巷道的支護(hù)作用，保障井下作業(yè)人員的安全。

關(guān)鍵詞：巷道支護(hù)；支護(hù)方式；支護(hù)技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.068

0 引言

從我國(guó)的礦產(chǎn)資源分布情況來(lái)看，礦山企業(yè)的開(kāi)采工作大部分在地下進(jìn)行，多數(shù)開(kāi)采區(qū)域逐漸向更深的方向發(fā)展，隨著開(kāi)采深度的不斷增加，巷道在開(kāi)采過(guò)程中會(huì)遇到復(fù)雜多變的情況，巷道內(nèi)部受高應(yīng)力的影響。盡管我國(guó)在礦山企業(yè)引進(jìn)多種先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，加大對(duì)開(kāi)采的資金和技術(shù)投入，但仍然存在一定的支護(hù)問(wèn)題。因此合理解決圍巖易變性和穩(wěn)定性差的問(wèn)題，成為煤礦企業(yè)穩(wěn)定健康發(fā)展的關(guān)鍵。

1 采準(zhǔn)巷道的地質(zhì)構(gòu)造

5302綜放工作面位于鮑店煤礦五采區(qū)的西部，工作面厚度8.36～9.00m，f=2.9五采區(qū)是以走向長(zhǎng)壁采煤法布置的綜放采區(qū)，采用多上山聯(lián)合布置，工作面由北向南連續(xù)跨上山開(kāi)采。采區(qū)位于小南湖向斜的南翼及核部，總體趨勢(shì)為南高北低，走向長(zhǎng)度2500m，傾斜寬度2000m。工作面北部切眼附近位于小南湖向斜核部，煤層走向變化較大；工作面南部設(shè)計(jì)停采線附近煤層傾角較大，最大為15 ?，中部及北部較平緩；小南湖向斜軸向?yàn)楸?9 ?東，向北東傾伏，為一寬緩向斜構(gòu)造，向斜軸部煤層節(jié)理發(fā)育，破碎易冒落，低洼處易積水巷道支護(hù)難度較大。

2 巷道支護(hù)形成原因及理論

（1）煤礦開(kāi)采過(guò)程中，地質(zhì)條件對(duì)掘進(jìn)作業(yè)的影響主要表現(xiàn)在煤層穩(wěn)定程度、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，不同的地質(zhì)條件對(duì)礦山產(chǎn)生不同的影響，掘進(jìn)過(guò)程中褶皺出現(xiàn)頻率較高，在煤層穩(wěn)定和波動(dòng)較少的區(qū)域?qū)﹂_(kāi)采影響較少，褶皺緊密或一級(jí)褶皺發(fā)生較多時(shí)對(duì)開(kāi)采產(chǎn)生較大的影響；水文地質(zhì)條件按照侵蝕程度和堆積等水文地質(zhì)作用，對(duì)礦山開(kāi)采產(chǎn)生不同的影響。開(kāi)采的不斷深入，不同區(qū)域的地質(zhì)條件各不相同，地質(zhì)條件多為斷層復(fù)雜地帶，受水文和圍巖應(yīng)力的影響，容易發(fā)生圍巖的變形，當(dāng)頂板收到擠壓時(shí)會(huì)發(fā)生前掘后修的情況，針對(duì)井下開(kāi)采作業(yè)變形最為嚴(yán)重的是軟巖，軟巖具有膨脹性和易變形性，不穩(wěn)定的頂板更加增加了開(kāi)采的難度，隨著開(kāi)采深入的增加，巷道頂板處于未支護(hù)狀態(tài)下容易發(fā)生底鼓，底鼓引發(fā)底板圍巖變形，發(fā)生底鼓后會(huì)引起底板的內(nèi)部移動(dòng)，遇水則會(huì)發(fā)生膨脹甚至降低巖石的強(qiáng)度，被浸水后的圍巖支撐強(qiáng)度明顯下降，成為發(fā)生巷道變形的主要內(nèi)部原因。

（2）煤礦企業(yè)重視開(kāi)采的同時(shí)，也越來(lái)越重視開(kāi)采的技術(shù)和理論，巷道支護(hù)理論眾多，主要有強(qiáng)度強(qiáng)化論、新奧法和聯(lián)合支護(hù)理論，在礦山開(kāi)采中使用較多的是強(qiáng)度理論和新奧法，強(qiáng)化強(qiáng)度理論利用錨桿支護(hù)技術(shù)改善圍巖的高應(yīng)力，提高圍巖的承載能力，圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論以巷道錨桿為基礎(chǔ)，利用錨桿的支護(hù)作用改善圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，增加圍巖自身的承載能力，保護(hù)巖體得到有效的提升；新奧法是多種支護(hù)技術(shù)的綜合，通過(guò)對(duì)隱患圍巖的加固，采取錨噴支護(hù)技術(shù)，從而有效提升圍巖自身承載能力。

3 巷道主要支護(hù)類(lèi)型的選擇

煤礦開(kāi)采支護(hù)技術(shù)多種多樣，錨桿支護(hù)技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、防護(hù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，從低強(qiáng)度到高強(qiáng)度的支護(hù)技術(shù)被廣泛采用，在錨桿支護(hù)技術(shù)使用初期，支護(hù)強(qiáng)度較低，隨著技術(shù)的發(fā)展和錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，圍巖出現(xiàn)不良情況可以隨時(shí)得到控制，有效控制圍巖的離層，降低發(fā)生裂紋的情況，有效提升圍巖的強(qiáng)度，避免發(fā)生嚴(yán)重變形和拉伸。下面介紹幾種常見(jiàn)的支護(hù)類(lèi)型：

（1）U型鋼可伸縮性支護(hù)技術(shù)。巷道受高應(yīng)力發(fā)生嚴(yán)重變形時(shí)，可以通過(guò)金屬支架預(yù)防巷道變形嚴(yán)重的問(wèn)題，U型鋼的可伸縮性可以根據(jù)圍巖膨脹變形的嚴(yán)重程度，改變自身的伸縮性以適應(yīng)圍巖破碎和較大變形的巷道，U型鋼具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和承載能力較大的特點(diǎn)，但投入成本較高，使用較少。

（2）錨注支護(hù)技術(shù)。巷道發(fā)生變形時(shí)采用多種支護(hù)技術(shù)，以錨注支護(hù)技術(shù)為主要方式，錨注支護(hù)是將錨桿、錨索和注漿支護(hù)相結(jié)合，利用注漿方式向巖體內(nèi)部注漿加固，漿液可以滲入到有裂縫的巖體中，對(duì)已經(jīng)受損的圍巖進(jìn)行固化，提高自身的承載能力，與傳統(tǒng)的錨桿技術(shù)相比，錨注通過(guò)注漿實(shí)現(xiàn)巖體的進(jìn)一步固化，為錨桿提高堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。錨注技術(shù)可以提高圍巖自身的承載能力，提高巖體強(qiáng)度。

（3）聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。當(dāng)開(kāi)采巷道處于軟巖狀態(tài)下且支護(hù)困難是可以采用聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，通過(guò)分析實(shí)用巷道聯(lián)合支護(hù)技術(shù)可以改變U型鋼和工字型支護(hù)方式中存在的優(yōu)缺點(diǎn)，既可以充分發(fā)揮U型鋼的可伸縮性又可以改變圍巖的變形作用，達(dá)到聯(lián)合支護(hù)的目的，在支護(hù)過(guò)程中，如果單獨(dú)采用單一的支護(hù)方式無(wú)法很好的控制圍巖的支護(hù)條件，從而降低了支護(hù)能力，因?yàn)閷?duì)軟巖的巷道支護(hù)技術(shù)可以采用提高自身承載能力的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。

4 巷道支護(hù)技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題及改進(jìn)措施探究

受高應(yīng)力的影響，軟巖巷道是巷道中的主要類(lèi)型，軟巖具有遇水膨脹和易變形的特點(diǎn)，在風(fēng)化作用下容易發(fā)生變形和抵抗力差的情況，是巷道中支護(hù)困難的一種類(lèi)型，在巷道開(kāi)采過(guò)程中，支護(hù)承載較大壓力，難以掌握支護(hù)體的強(qiáng)度，巖體發(fā)生膨脹，巷道發(fā)生松動(dòng)，降低支護(hù)的效果。針對(duì)軟巖巷道中的諸多問(wèn)題，可以通過(guò)二次支護(hù)方式和注漿支護(hù)的方式，增強(qiáng)支護(hù)體的強(qiáng)度，提高圍巖的承載能力，采用科學(xué)的巷道支護(hù)技術(shù)，從整體上加固巷道的承載能力，提高對(duì)圍巖的支護(hù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

巷道開(kāi)采是礦山企業(yè)開(kāi)采的主要技術(shù)，復(fù)雜地質(zhì)條件下的掘進(jìn)需要通過(guò)選擇科學(xué)合理的支護(hù)技術(shù)，才能保障礦山開(kāi)采的安全穩(wěn)定進(jìn)行，本文通過(guò)對(duì)巷道實(shí)際情況的分析，根據(jù)不同地質(zhì)條件下巷道掘進(jìn)技術(shù)的不同選擇，選擇合理的支護(hù)方式，提高圍巖的承載能力，充分發(fā)揮各種支護(hù)方式的特點(diǎn)，有效解決井下支護(hù)困難的情況，保障開(kāi)采作業(yè)的順利進(jìn)行。

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