松軟不穩(wěn)定礦層安全支護(hù)技術(shù)研究

摘 要：松軟突出煤層的巷道支護(hù)技術(shù)是松軟不穩(wěn)定煤層工業(yè)頗為重要的組成部分，也是松軟不穩(wěn)定煤層行業(yè)當(dāng)前迫切需要解決的一個(gè)問題，對(duì)松軟不穩(wěn)定煤層的發(fā)展有明顯的制肘。在此基礎(chǔ)上，本文總結(jié)了該技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并且針對(duì)其發(fā)展趨勢進(jìn)行探討，指出未來的發(fā)展方向。其中，詳細(xì)介紹了煤層巷道支護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，分別對(duì)其具體增產(chǎn)改造技術(shù)作以闡述，指出不同技術(shù)的未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：松軟突出煤層;巷道支護(hù);支護(hù)技術(shù);定向支護(hù)

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)確保科學(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;

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);

③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)，及巷道支護(hù)合理性評(píng)價(jià)系統(tǒng)的缺失，使企業(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，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;

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;

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，放炮垢出現(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

當(dāng)前，此項(xiàng)技術(shù)在采礦技術(shù)業(yè)界普遍認(rèn)為的主要缺陷有：篩管保護(hù)尺寸小、不易跟隨煤層定向支撐、鉆孔增產(chǎn)改造范圍不達(dá)標(biāo)等。為了改進(jìn)巷道支架技術(shù)，使其達(dá)到技術(shù)成熟，讓巷道支護(hù)效果越來越符合要求，推出幾項(xiàng)新的定向支護(hù)技術(shù)：泥漿脈沖隨鉆與電磁波隨鉆測量定向支護(hù)技術(shù)，大直徑篩管和大直徑小曲率側(cè)鉆的改進(jìn)技術(shù)等，泥漿脈沖隨鉆和電磁波隨鉆測量定向支護(hù)技術(shù)可以提升順層鉆孔深度和軌跡控制準(zhǔn)確度，大直徑管篩管跟支護(hù)可以提高孔直徑和孔完整、小曲率側(cè)鉆改進(jìn)技術(shù)能夠提高鉆孔覆蓋范圍和礦層開采效果。

3 巷道圍巖變形控制技術(shù)

3.1 巷道支護(hù)的技術(shù)措施

4328工作面巷道為直壁半圓拱型，凈斷面長度4.6m，凈斷面寬度3.2m。由于是低硬度和松軟的煤巷道，巷道內(nèi)分散分布著碎粒和糜棱巖煤，巷道工作面受到殘余支撐壓力易發(fā)生變形的特性，為此，根據(jù)圍巖變形規(guī)律，完成鋼制支架（U型）配合自攻全程螺旋錨固松軟不穩(wěn)定煤層，進(jìn)行錨固補(bǔ)強(qiáng)的技術(shù)措施。

3.1.1 鋼制支架（U型）支護(hù)

應(yīng)用鋼支架（u型）技術(shù)補(bǔ)強(qiáng)措施，其支架由三節(jié)U29型鋼支架組成，三個(gè)鋼支架之間的搭接均為0.5m，管頂采用2對(duì)間距0.7m卡子，為雙槽夾板式。管棚后面的頂面用木材連接，用鋼筋網(wǎng)作防護(hù)罩。

3.1.2 鋼制支架（U型）配合自攻螺釘貫穿錨定松軟不穩(wěn)定煤層

鋼支架（U）設(shè)置的方式和鋼支架（U）支持流程相同，配合自攻螺釘固定所有的松軟不穩(wěn)定煤層，在錨定流程結(jié)束后，用自攻螺釘固定松軟面不穩(wěn)定煤層，并使用厚度為0.9m槽鋼托梁處理，整個(gè)螺旋錨軟的大小與不穩(wěn)定煤層是0.022m*2.5m。

3.2 支護(hù)方案仿真分析

對(duì)4328工作面進(jìn)口巷道不采取支護(hù)措施時(shí)，巷道頂面位移為0.655m，巷道兩側(cè)位移為0.656m。對(duì)巷道采用鋼支架（u型）支護(hù)措施時(shí)，巷道頂面位移為0.285m，下降56%，巷道兩側(cè)位移為0.249m，下降62%。當(dāng)使用鋼支架（u型）錨定軟體不穩(wěn)定煤層在整個(gè)自動(dòng)攻絲過程中，巷道表面位移頂部0.183m的降低率72%，兩旁的巷道位移是0.175m，減少73%。因此，從巷道頂部表面位移的量可知，鋼支架（U）與自攻螺絲錨松軟煤層的穩(wěn)定比鋼托架（U）支持降低了35%，從巷道兩幫位移，鋼支架（U）與自攻螺絲錨松軟煤層的穩(wěn)定比鋼支架（U）支持降低了29%?；谏鲜龇治?，對(duì)于松軟體不穩(wěn)定煤層的支護(hù)，鋼支架（u型）聯(lián)合自攻螺釘錨支護(hù)效果比單獨(dú)使用鋼支架（u型）支護(hù)效果更為顯著。因此，4328工作面進(jìn)風(fēng)巷確定采用此方案為最終使用的技術(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)場的勘察以及了解清楚圍巖特性，這樣利于確定出更合理支護(hù)方式來強(qiáng)化支護(hù)效果。對(duì)此，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，對(duì)支護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案制度期間，可充分考慮多元化支護(hù)方式相互結(jié)合優(yōu)化模式，以有效提升工作的安全性。

5 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，能夠?qū)崿F(xiàn)控制巷道圍巖變形目的。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。

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作者簡介：

李艷明（1987- ），男，本科，助理工程師，主要從事煤礦安全生產(chǎn)管理工作。