淺析煤礦采掘過程中的高強支護(hù)技術(shù)

趙全全

摘要：分析高強度支護(hù)技術(shù)定義和相關(guān)原理，探討高強支護(hù)技術(shù)的設(shè)計要點，以期加強高強支護(hù)技術(shù)的使用安全，促進(jìn)煤礦高產(chǎn)高效。

關(guān)鍵詞：煤礦采掘;高強度支護(hù)技術(shù);安全問題

1煤礦巷道高強支護(hù)的原理分析

在采掘過程中使用高強支護(hù)時，需要根據(jù)煤礦的具體條件來進(jìn)行設(shè)計。高強支護(hù)作用的發(fā)揮首先是要提高巷道周圍巖石的預(yù)應(yīng)力，然后根據(jù)實際情況，通過預(yù)防性支護(hù)來達(dá)到高強支護(hù)的目的。正常情況下，需要從錨桿的長度、直徑入手，依據(jù)懸吊理論開展相應(yīng)的支護(hù)工作。錨桿長度的設(shè)計主要依據(jù)錨桿直徑。而錨桿的直徑主要取決于錨桿所承載的負(fù)荷和錨固定力。高強支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用隨煤礦開采實際條件和巷道條件的變化而變化。高強支護(hù)技術(shù)主要的應(yīng)用領(lǐng)域是巷道的頂部，目的是提高巷道頂部的抗壓能力。在預(yù)應(yīng)力較大的條件下，高強支護(hù)技術(shù)還可以形成預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，在發(fā)生變形的條件下，可以通過擠壓外部結(jié)構(gòu)的方式來達(dá)到保證其自身穩(wěn)定性的目的。

2高強支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

2.1在軟巖巷道的應(yīng)用

軟巖巷道是煤礦采掘的難點，由于其穩(wěn)定性差、裂隙狀況多，增加了巷道變形發(fā)生的概率，必須加強高強支護(hù)技術(shù)的合理管控和處理。一般狀況下，需從設(shè)備穩(wěn)固度、整體效率等方面對頂板設(shè)備進(jìn)行評價，在實現(xiàn)支護(hù)效果的同時，保證相關(guān)作業(yè)人員的安全。此外，為了提高煤層穩(wěn)定性，還需要考慮端頭出口支護(hù)、超前支護(hù)、貼幫支護(hù)等方法的輔助作用。采掘施工中必須考慮各個環(huán)節(jié)的配合度，盡量避免冒頂事故的發(fā)生。

2.2在預(yù)破碎煤層的應(yīng)用

煤礦采掘施工中使用爆破技術(shù)會對巷道結(jié)構(gòu)、周圍巖層等產(chǎn)生負(fù)面影響，因此需要及時對預(yù)破碎煤層進(jìn)行合理支護(hù)。爆破作業(yè)一般以爆破點為中心，周邊巖層會受到不同程度的影響，需要及時對松動巖層進(jìn)行加固。

2.3在煤礦采掘中的應(yīng)用

為了保證煤礦采掘作業(yè)的安全性、有序性，可借助錨梁來分擔(dān)巷道壓力，起到鞏固作用。構(gòu)造帶厚煤層處理方法可降低頂板下沉、冒頂?shù)鹊陌l(fā)生概率，從避免頂板冒落的角度出發(fā)，可采用液壓支架在巖層、煤層之間形成一個隔離區(qū)域，以緩解頂板下沉等狀況。

3巷道礦山壓力控制和支護(hù)的設(shè)計

3.1合理的選擇巷道發(fā)掘位置

在確定內(nèi)應(yīng)力場范圍基礎(chǔ)上，充分結(jié)合實際情況，盡可能的實現(xiàn)巷道發(fā)掘的內(nèi)應(yīng)力場深入到邊界處。根據(jù)工程建設(shè)要求，如果不考慮后續(xù)的資源回收，可以增加留煤柱寬度，可以有效降低巷道支護(hù)煤柱承受的負(fù)荷，將變形量控制在最低的程度上，提升巷道支護(hù)安全性。與此同時，如果需要縮小巷道留煤柱寬度，需要在確保巷道不漏風(fēng)前提下，保證內(nèi)應(yīng)力場的安全、穩(wěn)定下，方可進(jìn)行后續(xù)的巷道發(fā)掘工作。

3.2把握巷道發(fā)掘時間

在煤礦回采巷道礦山壓力控制工作中農(nóng)，巷道發(fā)掘時間的把握合理與否，將直接影響到后續(xù)工作開展，關(guān)乎到巷道回采作業(yè)安全。在巷道變形破壞控制中，回采工作中進(jìn)入到某個環(huán)節(jié)的時間把握是關(guān)鍵所在，為后續(xù)內(nèi)應(yīng)力場巷道發(fā)掘提供支持和保障。在這個環(huán)節(jié)，需要將更多的關(guān)注度放在滯后時間是否能夠保證目標(biāo)實現(xiàn)。

3.3選擇合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)

（1）內(nèi)應(yīng)力場形成前階段

在巷道作業(yè)推進(jìn)后，內(nèi)部回采空間和推進(jìn)擴大帶來的壓力系數(shù)也在逐漸增加，煤壁的彈性壓縮逐漸從邊緣產(chǎn)生，逐步朝著更深層次的方向延伸，工作面推進(jìn)距離則是縱向深入的距離。如果工作面推進(jìn)到內(nèi)應(yīng)力場范圍內(nèi)，由于煤層已經(jīng)進(jìn)入到塑性破壞階段，所以后續(xù)的采探工作中伴隨的支持壓力隨之?dāng)U大，有效降低承受的壓力。

（2） 內(nèi)應(yīng)力場的形成階段

內(nèi)應(yīng)力場形成階段，也可以將其看做是巖層斷裂過程，工作面長度將直接影響到斷裂運動。在這個過程中，內(nèi)應(yīng)力場范圍內(nèi)的煤層中，發(fā)生了不同程度上的變形問題，并且這種壓力和變形情況都會呈現(xiàn)出十分顯著的變化情況。內(nèi)應(yīng)力場發(fā)掘和維護(hù)巷道控制礦壓工作中，需要工作人員能夠充分把握變形情況，憑借自身專業(yè)能力和工作經(jīng)驗，結(jié)合實際情況做出合理的判斷，制定更加完善的方案?；夭上锏乐ёo(hù)的核心內(nèi)容就是把握作業(yè)區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)力學(xué)發(fā)展規(guī)律，為后續(xù)回采巷道礦壓控制和支護(hù)工作開展提供更為堅實的支持和保障，優(yōu)化系統(tǒng)空間，提升設(shè)計合理性。與此同時，建立完善的巷道支護(hù)設(shè)計理論體系，確定壓力的主要來源，把握圍巖破壞運動對巷道支護(hù)設(shè)計帶來的影響大小，為后續(xù)的管理決策提供充分的支持和保障。

4高強支護(hù)技術(shù)應(yīng)用中的注意事項

4.1設(shè)計因地制宜的方案

我國地域廣闊，各地區(qū)地質(zhì)條件差異巨大，煤炭資源的深度也不盡相同。因此，高強支護(hù)技術(shù)的具體應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)在分析現(xiàn)場地質(zhì)因素等方面的具體情況，建立力學(xué)模型的前提下，因地制宜地進(jìn)行施工方案的設(shè)計，對施工所需的支護(hù)構(gòu)件進(jìn)行合理安排，科學(xué)計算支護(hù)的各項參數(shù)。此外，通過實驗進(jìn)行驗證，根據(jù)實驗的數(shù)據(jù)結(jié)果修正設(shè)計方案。

4.2細(xì)致把握支護(hù)過程

高強支護(hù)技術(shù)的實際應(yīng)用是一個循序漸進(jìn)的過程，因此需要細(xì)致把握整個過程，使采掘施工快速地實施。在實際施工中，通常會在支護(hù)初期發(fā)生變形，應(yīng)當(dāng)確保支護(hù)對周邊巖體的約束力;對于使用主動支護(hù)技術(shù)的情況，應(yīng)當(dāng)對巷道錨桿的阻礙進(jìn)行加強，通過高強支護(hù)系統(tǒng)的延伸桿體，控制支護(hù)初期的變形;通過使用錨梁，對高強支護(hù)進(jìn)行承接及固定的加強，并且分擔(dān)支護(hù)的壓力。

4.3構(gòu)建監(jiān)測體系機制

高強支護(hù)監(jiān)測體系系統(tǒng)的主要作用是：對圍巖、支護(hù)構(gòu)件等進(jìn)行信息采集;通過分析信息，隨時了解高強支護(hù)及圍巖的變化情況;以信息為依據(jù)，改進(jìn)高強支護(hù)系統(tǒng)等。在煤礦采掘的實際工作中，構(gòu)建相對完善的監(jiān)測體系機制的重要意義在于：了解巷道圍巖及支護(hù)當(dāng)前實際狀況，在科學(xué)分析后能夠及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，針對性地采取補救措施，從而提高煤礦采掘工作的安全性。

5結(jié)束語

煤礦開采環(huán)境惡劣，由于地形的復(fù)雜加上地質(zhì)的動態(tài)變化，使開采的難度加大。高強支護(hù)技術(shù)能夠運用到巷道的頂部以及巖壁，對其產(chǎn)生保護(hù)作用。但該技術(shù)在應(yīng)用的時候也會有問題出現(xiàn)，希望煤礦企業(yè)的相關(guān)工作人員能夠重視并且合理利用這種技術(shù)。

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（作者單位：山西忻州神達(dá)南岔煤業(yè)有限公司）