關(guān)于煤礦軟巖巷道掘進(jìn)施工及支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用研究

鄒德昕 程顯伍 林齊東

摘?要： 文章分析目前我國(guó)采煤行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)應(yīng)用形勢(shì)，簡(jiǎn)單介紹常用的巷道掘進(jìn)方式之后，針對(duì)煤礦軟巖巷道分析其巷道掘進(jìn)施工要點(diǎn)和支護(hù)作業(yè)難點(diǎn)，提出了針對(duì)軟巖巷道的有效掘進(jìn)技術(shù)和支護(hù)技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞： 煤礦;軟巖巷道掘進(jìn)施工;支護(hù)

【中圖分類(lèi)號(hào)】TD263.3?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.125

1?引言

目前我國(guó)采煤行業(yè)中常用的采煤方式是井工開(kāi)采，此種開(kāi)采方式的技術(shù)工藝較為復(fù)雜，對(duì)開(kāi)采技術(shù)和設(shè)備的要求較高。在應(yīng)用此開(kāi)采方式時(shí)，容易由于開(kāi)采方式不當(dāng)而嚴(yán)重?fù)p壞地質(zhì)結(jié)構(gòu)與水文條件，還會(huì)對(duì)井下作業(yè)人員的生命安全健康造成危害。據(jù)相關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)可知，井下開(kāi)采作業(yè)中常見(jiàn)的事故類(lèi)型就是頂板災(zāi)害，則主要由于所用開(kāi)采方案不合理、開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用不成熟和措施不到位等原因引起的，尤其是在采空面積逐漸增加的開(kāi)采過(guò)程中，煤層不再對(duì)頂板起到支撐作用，在持續(xù)開(kāi)采作業(yè)并施加礦壓時(shí)就會(huì)造成工作面和巷道的變形。而此時(shí)如果沒(méi)有采取支護(hù)措施或者支護(hù)不到位，就會(huì)引發(fā)頂板巖層的劈壞或者大面積冒落問(wèn)題，導(dǎo)致工作面安全事故概率的增加。為此就需要合理應(yīng)用軟巖巷道掘進(jìn)施工和支護(hù)技術(shù)來(lái)保障煤礦開(kāi)采作業(yè)安全。

2?巷道掘進(jìn)方式分析

目前常用的巷道掘進(jìn)方式主要有以下幾種：首先是綜合機(jī)械化掘進(jìn)方式。此種掘進(jìn)方式最為常用，但是此種方式比較復(fù)雜且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，需要同時(shí)使用連續(xù)采煤機(jī)、懸臂式掘進(jìn)機(jī)以及錨桿機(jī)等，其中第一種的應(yīng)用概率最高，而且成本較低。其次是掘錨一體化掘進(jìn)方式。此狀方法目前比較常用，此種掘進(jìn)方法依靠錨桿支護(hù)技術(shù)開(kāi)展，保證煤礦巷道掘進(jìn)和支護(hù)的穩(wěn)定開(kāi)展。最后是連續(xù)采煤機(jī)與獨(dú)立錨桿配套掘進(jìn)方式。采煤機(jī)是掘進(jìn)作業(yè)中的常用設(shè)備，在開(kāi)展支護(hù)作業(yè)時(shí)也可以利用錨桿鉆車(chē)的作用發(fā)揮作用。但是由于巷道的預(yù)算成本較高，檢測(cè)維修工作開(kāi)展時(shí)容易由于檢修難度大而增加費(fèi)用。因此可以配合使用懸臂式掘進(jìn)機(jī)和人工錨桿鉆機(jī)掘進(jìn)方式。

3?巷道掘進(jìn)施工要點(diǎn)及支護(hù)難點(diǎn)

在軟巖巷道掘進(jìn)施工中需要針對(duì)掘進(jìn)和支護(hù)難點(diǎn)控制好以下掘進(jìn)施工要點(diǎn)：一是要精確把握施工時(shí)間。由于巷道掘進(jìn)施工中的難點(diǎn)就是軟巖具有強(qiáng)度低和巖層不穩(wěn)定性、圍巖應(yīng)力高等特點(diǎn)，這就需要在制定施工方案時(shí)要充分考慮和把握圍巖短暫的自穩(wěn)時(shí)間，針對(duì)上述施工難點(diǎn)要做好對(duì)施工時(shí)間的嚴(yán)格把握和控制。二是設(shè)計(jì)合理的巷道掘進(jìn)路線。在軟巖巷道掘進(jìn)支護(hù)施工中，巷道位置比較關(guān)鍵，需要通過(guò)合理設(shè)計(jì)巷道掘進(jìn)路線來(lái)規(guī)避高應(yīng)力區(qū)和低強(qiáng)度區(qū)域。這就需要詳細(xì)勘察圍巖類(lèi)型和巖性分布情況，在計(jì)算和確認(rèn)巷道受到的應(yīng)力大小和方向時(shí)要結(jié)合軟巖分布位置和礦井地質(zhì)特性來(lái)推算，優(yōu)化巷道位置。三是確保支護(hù)斷面的合理性。通過(guò)對(duì)支護(hù)斷面的合理確定，可以有效規(guī)避巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足而對(duì)企業(yè)開(kāi)掘進(jìn)度造成影響的問(wèn)題。這就需要合理分析和確定巖層受力情況以及巷道斷面尺寸，選擇具有橢圓形或者馬蹄形的直墻半圓拱斷圖。四是對(duì)軟弱的圍巖進(jìn)行穩(wěn)定加固。針對(duì)目前軟巖強(qiáng)度較低的現(xiàn)象，需要采取對(duì)軟弱圍巖進(jìn)行穩(wěn)定加固的方式，也就是通過(guò)錨桿加注漿的方式來(lái)提升圍巖強(qiáng)度和巷道支護(hù)質(zhì)量。五是在軟巖巷道支護(hù)作業(yè)中受到巖層表面完整性的影響，為了保證良好的巖層表面完整性，需要改變圍巖破碎松軟的狀態(tài)，也就是應(yīng)用速?lài)娝酀{和提高錨桿預(yù)緊力等方式實(shí)現(xiàn)圍巖支護(hù)表里和支護(hù)強(qiáng)度的提升，保護(hù)巷道的安全性與穩(wěn)固性。同時(shí)對(duì)支護(hù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，不僅要充分考慮圍巖特性，還要在適當(dāng)時(shí)候?qū)χёo(hù)結(jié)構(gòu)卸壓、做好巖層加護(hù)工作。

煤礦軟巖巷道掘進(jìn)支護(hù)主要受到地下巖層的構(gòu)造特點(diǎn)和地質(zhì)特性的制約，比如地下巖層的強(qiáng)度較低，在開(kāi)采作業(yè)中容易出現(xiàn)破碎現(xiàn)狀就會(huì)嚴(yán)重影響開(kāi)采作業(yè)中的巷道穩(wěn)定性。尤其是比較常見(jiàn)的軟巖類(lèi)型的煤巖，其強(qiáng)度較低且存在節(jié)理發(fā)育特點(diǎn)，在受到外力因素時(shí)會(huì)引發(fā)變形破碎現(xiàn)象，增加了掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)難度。此外，針對(duì)處于高圍巖應(yīng)力作用的軟巖，在持續(xù)開(kāi)展掘進(jìn)作業(yè)過(guò)程中會(huì)由于應(yīng)力集中的存在而導(dǎo)致圍巖穩(wěn)定性的降低。同時(shí)地下巖層中存在較多的黏土礦物質(zhì)，其吸水性比較強(qiáng)，一旦遇水則會(huì)出現(xiàn)膨脹松散現(xiàn)象，這就需要在掘進(jìn)作業(yè)中做好防水工作，避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象而引發(fā)坍塌事故。

4?巷道掘進(jìn)施工及支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

由于目前在軟巖巷道掘進(jìn)施工時(shí)常用機(jī)械作業(yè)方式，此掘進(jìn)方式的應(yīng)用有助于降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度并提升工作效率，同時(shí)也減少巷道掘進(jìn)建設(shè)耗時(shí)。為了發(fā)揮此作業(yè)方式的優(yōu)勢(shì)，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備在掘進(jìn)之前對(duì)掘進(jìn)路線和圍巖特征進(jìn)行綜合分析，以此分析結(jié)果來(lái)選擇最佳掘進(jìn)方式和設(shè)備。目前比較常用的掘進(jìn)方式主要有綜掘機(jī)掘進(jìn)和鉆爆法掘進(jìn)兩種，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)選擇最佳的掘進(jìn)技術(shù)方式。

針對(duì)軟巖巷道來(lái)說(shuō)，在開(kāi)展掘進(jìn)作業(yè)時(shí)通常還要開(kāi)展初次支護(hù)、二次支護(hù)以及底板支護(hù)管理等支護(hù)工作，其主要目的是提升圍巖強(qiáng)度和承載能力，從而保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和巷道的規(guī)整性。目前針對(duì)煤礦軟巖巷道常用的支護(hù)作業(yè)方式主要有錨桿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)以及錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)兩種。前者的應(yīng)用主要是利用噴漿的作用對(duì)巷道圍巖起到封閉的作用，從而可以降低圍巖變形的概率。同時(shí)配合錨桿的安裝以及對(duì)其進(jìn)行注漿加固，可以改變圍巖結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)其自承能力和抗壓強(qiáng)度的提升。后者所起到的作用同前者相同，也是提升圍巖穩(wěn)定性和自承能力，同時(shí)還起到保護(hù)圍巖完整性以及提升其緊密性、柔性等作用。因此，在實(shí)際的巷道作業(yè)中需要結(jié)合巷道巖層的結(jié)構(gòu)特性對(duì)支護(hù)方式進(jìn)行合理選擇，這也使得不同巷道分段所用支護(hù)體系有所不同。

5?結(jié)語(yǔ)

在軟巖巷道掘進(jìn)作業(yè)中容易出現(xiàn)頂板災(zāi)害而威脅作業(yè)人員的生命安全和煤礦安全生產(chǎn)，這就需要分析造成巷道掘進(jìn)和支護(hù)作業(yè)時(shí)各種災(zāi)害的原因，針對(duì)軟巖巷道掘進(jìn)和支護(hù)難點(diǎn)，需要合理選擇掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)并控制好相應(yīng)的技術(shù)要點(diǎn)，合理規(guī)劃掘進(jìn)路線，切實(shí)保證煤礦作業(yè)人員安全。

參考文獻(xiàn)

[1]?劉露生.煤礦井下軟巖巷道施工支護(hù)技術(shù)研究應(yīng)用[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，2019，No.560（24）：160-161.

[2]?趙曉龍，丁金，陳龍，等.軟巖巷道支護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2019（9）：34-37.

[3]?鈕磊.軟巖巷道掘進(jìn)及支護(hù)技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐[J].化工中間體，2019，000（003）：91-92.