復雜地質條件下巷道強化支護探究

張增武　 張志遙　 于得洋

摘 要：隨著開采深度的延伸，地質情況與生產條件逐漸復雜，但是多數煤礦的巷道錨桿支護設計仍然使用不夠先進的工程類比法，造成設計思路保守，支護強度大于支護需求，既降低了掘進支護的效率，又增加了企業(yè)成本。本文對復雜地質條件下巷道強化支護進行分析，以供參考。

關鍵詞：巷道;支護;探究

引言

就我國目前的煤炭資源分布狀況而言，煤礦的開采越來越向著更加集中和深入的方向發(fā)展。而隨著開采深度的不斷增加，開采難度也會上升，在地下的挖掘過程中會遇到各種不同的地質環(huán)境，這就對煤礦掘進的支護技術提出更加嚴格的要求。地下開采環(huán)境需要具備一定數量的巷道，而巷道自身的重要性不言而喻，如果出現技術問題導致巷道坍塌，就會帶來不可挽回的損失。

1巷道變形破壞的原因特征

煤層埋藏深、工作面超前支承壓力影響大、巷道圍巖強度低、支護不合理、兩向不等壓受力。巷道變形破壞特征為3個階段：應力調整階段、變形穩(wěn)定階段、流變變形階段。

2巷道圍巖變形分析

巷道圍巖不僅是支護對象，更是巷道支護體的構成部分。對其的支護必須確保錨桿能同圍巖構成完整的整體。因此，合理的支護設計應在確保圍巖整體完整的前提下讓支護體具備適度的變形讓壓功能，進而使得被保護體具備適度的讓壓功能與變形耦合功能。巷道圍巖條件復雜，覆巖破壞變形后產生的 圍巖應力高，傳統(tǒng)的錨網索噴支護在動壓影響下已 不滿足支護要求，因此，對巷道實現卸壓是必要的。 單純依靠加大錨桿支護密度和支護強度都無法有效 支護巷道，同時也造成了支護成本的大幅度增加。

3巷道掘進支護存在的主要問題

3.1支護設備落后，不能滿足作業(yè)需求

隨著掘進技術以及相關機械的進步，開采量增多，這就意味著需要更加寬闊的巷道。而巷道掘進支護技術的發(fā)展跟不上巷道的發(fā)展，不能滿足作業(yè)需求。當前有不少煤炭企業(yè)采取先進的防控技術，但是很多企業(yè)都忽略了對巷道掘進支護設備的更新。煤礦開采的地下環(huán)境都較為復雜，陳舊的掘進支護技術已經不能滿足實際的需求，而一些企業(yè)因為種種原因而遲遲沒有對支護設備改革換新，甚至使用一些壽命超限的設備，給煤礦生產帶來很大的安全隱患。

3.2由于上下出口造成的冒頂事故

在實際煤礦開采過程中如果采用長壁式采煤法就需要進行巷道的回采，這樣運輸和回采都在一條巷道上進行，巷道頂板就會長期處于暴露狀態(tài)。受到支撐壓力和采動的雙重影響會導致頂板受到壓力增大，一旦超過一定的限度就會出現塌落的情況。在掘進過程中要避免隨著工作面前移而導致的支架不斷拆接的狀況，要及時對支架的承載力進行檢查。

4提高巷道掘進支護技術的措施

4.1結合實際選用合適設備并調好相關參數

針對目 前很多煤礦巷道掘進效率低、安全性差的問題，有必要結合實 際情況選用更先進更實用的設備，目前技術比較先進成熟的綜 掘機比較適用于各類復雜地質條件的礦產巷道掘進工程。針對 這些設備首先需要讓具備專業(yè)操作技術的技術人員進行操作和 管理，通過具體地質狀況和工程要求設定好相關設備參數數 值，控制好設備作業(yè)過程中的振動。同時在支護結構構件時， 要為綜掘機工作預留空間，做好相關工作的協(xié)調和配合，確保 掘進工作和支護構建工作協(xié)調配合進行。在設備使用管理期 間，需要對設備本身運行狀況和相關參數進行監(jiān)測，憑借科學 的預警規(guī)則，及時處理好各類突發(fā)狀況[2]。

4.2加強支護安全管理

要想提高巷道掘進支護技術，就必須先讓相關的從業(yè)人員認識到煤礦掘進支護安全管理工作的重要性，完善相關的管理制度，將責任落實到個人，在每個部門都設置相關的技術管理人員和技術咨詢人員。企業(yè)應當建立健全相關的用人制度以及各種相關規(guī)章制度，制定切實可行的獎懲制度，保障相關管理工作能夠順利進行。與此同時，在進行實際煤礦開采工作之前應當加強對礦井地質以及礦井壓力的勘測工作，運用相關知識建立模型以掌握地質運動和礦井壓力的實際規(guī)律，設計科學可靠的巷道支護方法。對于井下的支護設備，應當選擇符合國家標準的材料，按照步驟嚴謹安裝，且進行定期的檢查，及時更換失效的支護設備。除此之外，應當對相關的工作人員進行專業(yè)知識培訓并定期進行考核，確保操作人員有扎實可靠的專業(yè)知識，提高支護作業(yè)的安全性。

4.3重視煤礦開采的安全宣傳工作

安全是第一要義，尤其是對于煤礦開采這樣一個 危險系數比較高的工作而言。煤礦巷道掘進支護設計 應當與煤礦開采工作的安全宣傳結合起來，將安全宣 傳工作做到位。

5巷道強化支護探究及應用

5.1煤礦掘進中的支護方式

錨桿支護的起源時間較早，是當前煤礦中應用非常廣泛的一種支護技術，這種支撐方法在實際應用時根據道路的實際需求進行了優(yōu)化，從而相對靈活，以確保支撐的整體效果。應用此技術主要需要多種零件，包括條帶、錨定、錨定選項板、錨定桿體等，這些零件起不同的作用。巷道的拉伸和剪切阻力是用于連接螺栓尾部和礦體中的巖石層的錨板，使用時螺栓擠壓巖石層以確保自身的穩(wěn)定性，擴散預壓以擴大與巖石的接觸面積，從而確保穩(wěn)定性，并防止不均勻的巖石力導致的分離和滑動等變形問題。該技術主要受壓力和阻力的支持。

5.2煤礦掘進中的支護過程

在巷道頂板采用錨索支護時，需要根據層間距合理的選擇錨索長度，確保采用的錨索可以進入到上覆巖石層中，起到懸吊作用，否則錨索支護起不到相應的支護作用;掘進工作開始前，需要嚴格準守作業(yè)桂策進行敲幫問頂，對危險源進行辨識，掘進人員應對周邊圍巖進行觀察，當發(fā)現掘進迎頭頂板存在異常時，應立刻停止掘進工作，及時進行匯報，采取頂板控制技術措施，在確保安全的前提下進行巷道掘進工作。

5.3錨桿類型與支護結構的確定

（1）組合梁：根據組合梁理論，采用高強度高預緊力錨桿將巷道頂煤以及頂板巖層組合成一個完整的組合梁，以提高該組合巖層的自承載能力。（2）懸吊：由于上部采空區(qū)的存在，采用長錨索懸吊在此特殊地質條件下是不可能實現的。因此，為懸吊和限制錨桿加固范圍內的組合梁，采用錨索鋼梁系統(tǒng)是較好的選擇。

5.4錨桿預緊力的確定

錨桿的預緊力是錨桿支護的重要參數，對支護效果有較大的影響，合適的錨桿預緊力應達到以下支護效果：（1）頂板巖層中無離層發(fā)生;（2）頂板巖層中的拉應力區(qū)和拉應力值應盡量小。模型計算所選取的錨桿排距1.0m，為了獲得最佳的預緊力值，通過改變錨桿支護系統(tǒng)的預緊力，進行支護設計參數的優(yōu)化計算。

結束語

對礦井巷道掘進區(qū)域地質資料進行分析基礎上，對原采用的支護方案進行評估，發(fā)現在原巷道支護方案下，巷道頂板巖層存在有離層量大，有冒落風險，對巷道掘進以及使用安全造成一定安全危險，同時掘進后巷道一次支護、二次支護時間間隔長。因此從掘進安全、效率及經濟方面對掘進巷道支護方式進行優(yōu)化，重點對巷道一次支護進行強化，提高了一次支護、二次支護間隔期期間頂板穩(wěn)定，滿足了運輸巷現有地質條件下的安全生產需要。

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