松軟不穩(wěn)定煤層安全支護(hù)技術(shù)研究

李艷明

(陽泉煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司一礦，山西 陽泉 045008)

引言

由于松軟不穩(wěn)定煤層開采工作具備一定的危險(xiǎn)性，因此，在實(shí)踐開采期間，應(yīng)確?？茖W(xué)運(yùn)用所匹配的巷道開采技術(shù)，以有效規(guī)避產(chǎn)生相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)壓力，這也要求我國須確保松軟不穩(wěn)定煤層巷道支護(hù)技術(shù)使用的安全性等。我國開采松軟不穩(wěn)定煤層的主要方式便是進(jìn)行大量挖掘巷道，在該過程中有機(jī)準(zhǔn)入支護(hù)技術(shù)，可極大減少事故發(fā)生的幾率，還可有效提升工程的安全性等。

1 目前松軟不穩(wěn)定煤層支護(hù)技術(shù)實(shí)存的相應(yīng)窘?jīng)r

盡管松軟不穩(wěn)定煤層巷道支護(hù)技術(shù)的實(shí)踐運(yùn)用較為普遍，還可為相應(yīng)的松軟不穩(wěn)定煤層企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，但同時(shí)也為對(duì)應(yīng)的開采工人帶來更高限定的安全性標(biāo)準(zhǔn)。整體上獲得了眾多松軟不穩(wěn)定煤層企業(yè)的積極支持，卻依舊存在一定的現(xiàn)實(shí)問題，具體相關(guān)內(nèi)容如下所示：

1.1 一般而言，松軟不穩(wěn)定煤層企業(yè)為獲取更大化的經(jīng)濟(jì)效益，往往會(huì)促使相應(yīng)松軟不穩(wěn)定煤層礦井的開采深度愈加深化，受繁復(fù)地質(zhì)條件以及松軟不穩(wěn)定煤層巷道的系列壓力，常會(huì)使得巷道支護(hù)技術(shù)的施用難度系數(shù)逐漸加大。

1.2 當(dāng)前社會(huì)發(fā)展階段下，由于深部巷道圍巖破環(huán)理論研究難以較好促進(jìn)松軟不穩(wěn)定煤層巷道工作，因此，實(shí)際需要更多元、更合理的理論來維系當(dāng)前的巷道開采與支護(hù)技術(shù)。

1.3 前在松軟不穩(wěn)定煤層巷道支護(hù)技術(shù)運(yùn)用過程中，實(shí)踐采用工程比擬法進(jìn)行對(duì)松軟不穩(wěn)定煤層巷道各類參數(shù)的指導(dǎo)，因?yàn)閲?yán)謹(jǐn)性的科學(xué)計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)輔助系統(tǒng)，以及巷道支護(hù)合理性評(píng)價(jià)系統(tǒng)的缺失，使得松軟不穩(wěn)定煤層企業(yè)運(yùn)用松軟不穩(wěn)定煤層支護(hù)技術(shù)開展具體作業(yè)難以獲得有效保障，該境況下，也就無法保障對(duì)應(yīng)松軟不穩(wěn)定煤層巷道的安全性能以及經(jīng)濟(jì)利益。

1.4 當(dāng)前的相關(guān)技術(shù)并不能在深部動(dòng)壓影響區(qū)以及構(gòu)造壓力帶上進(jìn)行使用，因而，錨網(wǎng)噴的二次支護(hù)技術(shù)理論亟需更深化地調(diào)研，有機(jī)探尋最適宜的困窘處理方案，并且有機(jī)完備涉及的技術(shù)理論，并非僅僅為獲取高額利潤就不顧及生態(tài)環(huán)境，譬如，不間斷增加跨井深度等。

1.5 由于時(shí)常會(huì)受到震動(dòng)，因此針對(duì)于螺距大、鎖緊力較低等狀況，涉及的支護(hù)材料往往易于產(chǎn)生相應(yīng)的安全事故，譬如，放炮后出現(xiàn)松動(dòng)等情況，另外，相關(guān)的材料并不適合做巷道支護(hù)，主要是由于其并不滿足相關(guān)的限定要求。。

2 支護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

目前，針對(duì)該技術(shù)業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為的重大缺陷有如下幾點(diǎn)：篩管護(hù)徑小、順煤層定向支護(hù)困難以及鉆孔增產(chǎn)改造范圍不足等。為了使巷道支護(hù)的技術(shù)日益成熟，從而使巷道支護(hù)的效果日益良好，提出了泥漿脈沖隨鉆測量定向支護(hù)技術(shù)、電磁波隨鉆測量空氣定向支護(hù)、大直徑篩管跟管支護(hù)技術(shù)、大直徑小曲率側(cè)鉆改造技術(shù)等，其中泥漿脈沖隨鉆測量定向支護(hù)技術(shù)和電磁波隨鉆測量空氣定向支護(hù)可提高順層鉆孔成孔深度和軌跡控制精度，大直徑篩管跟管支護(hù)技術(shù)可提高護(hù)孔直徑和鉆孔完好性，小曲率側(cè)鉆改造技術(shù)可提高鉆孔的覆蓋面積和煤層改造效果。

3 控制巷道圍巖變形的技術(shù)

3.1 巷道支護(hù)的技術(shù)措施

4328工作面巷道為直墻半圓形拱門式，巷道凈截面長度為4.6米，巷道凈截面寬度為3.2米?？紤]到巷道煤質(zhì)硬度小且較為松軟，其中碎粒、糜棱煤均有零星的分布，以及巷道在上工作面?zhèn)认驓堄嘀С袎毫Ξa(chǎn)生的變形特點(diǎn)，基于圍巖變形規(guī)律設(shè)計(jì)了鋼制支架(U型)配合自攻全程螺旋錨固松軟不穩(wěn)定煤層補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)措施。

3.1.1 鋼制支架(U型)支護(hù)

鋼制支架(U型)支護(hù)技術(shù)措施中，支架采用3節(jié)U29型鋼支架，3節(jié)鋼支架之間的搭接均為0.5米，管棚使用間距為0.7米的2副卡纜，卡纜為雙槽夾板式。管棚背后接頂采用原木，護(hù)表采用鋼筋網(wǎng)。

3.1.2 鋼制支架(U型)配合自攻全程螺旋錨固松軟不穩(wěn)定煤層

配合自攻全程螺旋錨固松軟不穩(wěn)定煤層中的鋼制支架(U型)架設(shè)方式與2.1.1中鋼制支架(U型)支護(hù)程序一樣，在該程序完成后，采用自攻全程螺旋錨固松軟不穩(wěn)定煤層配合厚度為0.9米的槽鋼進(jìn)行托梁處理，全程螺旋錨固松軟不穩(wěn)定煤層的尺寸為0.022米×2.5米。

3.2 支護(hù)方案模擬分析

當(dāng)不對(duì)4328工作面進(jìn)風(fēng)巷道采取任何支護(hù)措施時(shí)，巷道頂面位移量為0.655米，巷道兩幫位移量為0.656米。當(dāng)對(duì)巷道采取鋼制支架(U型)支護(hù)措施后，巷道頂面位移量為0.285米，下降幅度為56個(gè)百分點(diǎn)，巷道兩幫位移量為0.249米，下降幅度為62個(gè)百分點(diǎn)；當(dāng)采用鋼制支架(U型)配合自攻全程螺旋錨固松軟不穩(wěn)定煤層措施后，巷道頂面位移量為0.183米，下降幅度為72個(gè)百分點(diǎn)，巷道兩幫位移量為0.175米，下降幅度為73個(gè)百分點(diǎn)。由此可見，從巷道頂面位移量來說，采用鋼制支架(U型)配合自攻全程螺旋錨固松軟不穩(wěn)定煤層比鋼制支架(U型)支護(hù)降低了35個(gè)百分點(diǎn)，從巷道兩幫位移量來說，采用鋼制支架(U型)配合自攻全程螺旋錨固松軟不穩(wěn)定煤層比鋼制支架(U型)支護(hù)降低了29個(gè)百分點(diǎn)。綜合以上分析，采用鋼制支架(U型)配合自攻全程螺旋錨固松軟不穩(wěn)定煤層比單純的鋼制支架(U型)的支護(hù)效果更顯著。所以，4328工作面進(jìn)風(fēng)巷最終采用該技術(shù)方案。

4 松軟不穩(wěn)定煤層巷道支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的對(duì)策性探析

4.1 選用適宜的支護(hù)方式

當(dāng)前在巷道支護(hù)期間，最普遍化運(yùn)用的方式常有錨桿支護(hù)、錨噴支護(hù)以及液壓支柱等，而在實(shí)踐操作過程中并不是所有涉及方式都進(jìn)行運(yùn)用，應(yīng)依據(jù)真實(shí)情況而定，譬如，需依據(jù)巷道的實(shí)際情況、圍巖發(fā)展以及運(yùn)動(dòng)狀況等方式開展現(xiàn)場作業(yè)。在該境況下，有機(jī)選用適宜的支護(hù)方式進(jìn)行作業(yè)十分必要，需預(yù)先性地考慮巷道基礎(chǔ)情況，再根據(jù)理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，更為合理、綜合地判定與選擇高效、適宜的支護(hù)方式。例如，當(dāng)圍巖強(qiáng)度加大時(shí)，可適時(shí)選用錨桿支護(hù)；當(dāng)巷道的穩(wěn)定性較低時(shí)，則可選用伸縮支護(hù)等。

4.2 增強(qiáng)現(xiàn)場勘察

制定科學(xué)、有效的支護(hù)方案時(shí)，不可缺少對(duì)巷道施工現(xiàn)場的勘察以及了解圍巖的特性，這樣利于制定出更合理的支護(hù)方式來強(qiáng)化支護(hù)效果。對(duì)此，在選用支護(hù)方式時(shí)，亟需適時(shí)考慮相關(guān)突發(fā)情況，譬如，圍巖小的變形會(huì)將圍巖表層巖體出現(xiàn)破碎時(shí)產(chǎn)生的相關(guān)應(yīng)力釋放出來，從而有效減少圍巖的變形量。因而，在進(jìn)行對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)方案制度期間，可充分考慮多元化支護(hù)方式相結(jié)合的優(yōu)化模式，以有效提升工作的安全性。

結(jié)束語

地質(zhì)構(gòu)造影響，巷道圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育，圍巖整體性差，松軟不穩(wěn)定煤層支護(hù)效果不能充分發(fā)揮，巷道圍巖承載能力未能充分調(diào)動(dòng)，加之地應(yīng)力和掘進(jìn)應(yīng)力影響，巷道應(yīng)力環(huán)境復(fù)雜，是造成松軟煤層回采巷道圍巖控制難度大的主要原因。采用高預(yù)緊力強(qiáng)力松軟不穩(wěn)定煤層(索)支護(hù)，及時(shí)掌握巷道圍巖裂隙情況，在松軟不穩(wěn)定煤層預(yù)緊力不達(dá)標(biāo)、巷道變形增大、裂隙發(fā)育、構(gòu)造影響區(qū)需及時(shí)采取注漿加固措施，工作注漿加固改善圍巖結(jié)構(gòu)，提高圍巖整體性，充分松軟不穩(wěn)定煤層(索)支護(hù)作用，從而提高圍巖承載能力，可以達(dá)到控制巷道圍巖變形的目的。通過現(xiàn)場試驗(yàn)表明：煤幫內(nèi)的裂隙全部充填粘結(jié)，漿液凝固、硬化情況良好；巷道表面圍巖變形在距離掘進(jìn)工作面50m左右開始趨于穩(wěn)定；兩幫最大移近量為91mm，頂?shù)装遄畲笠平繛?8mm；巷道掘進(jìn)期間主要以兩幫變形為主，頂?shù)装遄冃屋^小。