堅硬頂板條件下巷道支護設計

段博

摘要： 在井下作業的煤礦開采存在著許多的安全隱患，尤其是在巷道掘進方面。在井下掘進作業的煤礦開采活動經常會出現漏水和瓦斯爆炸等安全事故，在出現這些事故以后，在井下作業的工人唯一逃生的通道就是井下巷道，而井下巷道的支護結構設計即加固形式的設計是保證巷道暢通的重要條件。文章主要就巷道支護設計的工程測量和觀察兩個方面進行分析。

Abstract： There are plenty of potential safety hazard in the underground coal mining operation， especially in terms of roadway excavation. Coal mining activities in the underground excavation operation often emerge water leakage and gas explosion accidents. When in those cases， the only escape path of the underground workers is underground roadway， while the supporting structure design of underground roadway namely reinforcement design is an important condition to ensure the smooth. This paper mainly analyzes the engineering measurement and observation of roadway support design.

關鍵詞： 堅硬頂板；巷道支護；工程設計

Key words： tight roof；roadway support；engineering design

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）10-0047-02

0 引言

井下巷道支護設計運用最多的就是井下煤礦開采，在我國這方面運用的也是十分的廣泛。而在許多煤礦井下煤層頂板都是堅硬頂板，在這種情況下巷道的形狀變化就和巷道的支護設計密切相關。如果大量的使用頂板支護材料不但會增加巷道掘進成本，同時還會留下許多安全隱患。所以要想在堅硬頂板條件下既能夠保證工程的質量，同時又能夠節約成本，最好的辦法就是對井下巷道支護設計的優化。這就需要許多的工程測量、參數和實際觀察資料。

1 從礦井巷道工程觀察內容好人方法方面分析

1.1 從巷道本身特征方面分析 通常情況下，一個完整的煤礦井下巷道包括巷道掘進斷面積、巷道高度和巷道寬度以及凈斷面面積。一般情況下，通常都采用鋼架結構支護方式，這種支護方式為錨鋼網支護。在局部使用錨索進行支護固定的方式，然后用鐵絲編織成網狀聯合支護。

1.2 從工程觀測內容好人方法方面分析

1.2.1 礦井巷道的觀測內容主要有變形觀測、巷道支護結構的現場實際負荷承載量、巷道圍巖的預應力和表面位置移動的測量、頂板隔離層的觀測。這些測量觀察結果都是進行工程設計的重要參考和依據。具體的可以通過表1進行更加系統的描述。

1.2.2 現場測量位置的布置和觀測的方法：

①測量位置的選擇，在現場的位置布置過程中，測量位置的間距最好是20米，每個測量位置布局三個觀測斷面，之間間距為1米，在每個觀測斷面的頂部和上下離層部各布置一個測量點。每個測量點安裝一個頂板離層儀和一個錨索測力計以及三個測力錨桿；

②現場的觀察方法，在現場進行井下巷道位移測量的時候一般都是采用三角形的方法進行測量，觀察的方法就是測量三個初始線的基線長度作為每日的現場觀察數據。進行頂板離層測量要充分的考慮錨桿松動的位移范圍和支護情況，其觀測的現場結果可以直接讀數。為了更加了解錨桿的受力荷載情況，就需要測量頂板錨桿的受力大小，這就需要利用測力計進行測量，測力計的測量結果可以直接進行讀數。最終采用采集器進行現場測量數據的采集。

2 從觀測結果方面分析

2.1 從觀測結果的方面分析 在經過一定時間的連續測量之后搜集了巷道表面位置移動的的現場測量數據。頂板最大位移量達到20毫米，上下離層板變形最大位移量為28mm。這些數據可以通過表2進行更加直觀的表述。

通過表2數據可以知道在巷道掘進過程中，當測量位置距離為20米左右時。測量表面的位置移動變化特別大，由于此時處于掘進的初始平衡階段，受掘進的影響比較明顯。當距離為40米左右時，巷道表面基本穩定狀態，當距離為60米左右時井下巷道基本就沒有什么形狀變化了。在堅硬頂板的井下巷道中，其上下離層板的變化比頂板的變化更加明顯。通常情況下，巷道的變形主要集中在上下板的部位，會發生比較明顯的位移和變形。所以巷道的支護設計應該主要集中在上下離層板部位。因為這樣才能夠適應巷道的礦壓顯示節奏即礦壓變化規律。

2.2 從頂板離層部位觀測結果方面分析 在每個測量位置的頂板都安裝一個離層儀器用來觀測頂板離層的位移變化情況，最終與三角形方法測得的結果進行比較，從而確定其巷道支護的穩定性。具體的可以通過表3進行表示。

通過表3可以很清楚地知道在頂板離層的變化過程中，主要的形狀變化發生在1.5m以內。而在1.5～3m之間的頂板離層變化量只是2mm。在一些部位較淺的地方其變化也比較小。而且與此同時2號測量位置的變化也十分的小，這主要是由于頂板巖層的堅硬以及得到及時的支護。因此，現在運用的支護方式可以有效控制巷道在掘進初始階段的形狀變化，從而為井下巷道作業提供一個安全穩定的場所。

2.3 從錨桿，錨索固定測量點的結果分析endprint

①首先對測量的結果可以用一些簡單的圖形進行描述（圖1-3）。

通過圖1-3可以很清楚地知道在巷道掘進的初始階段，巷道周圍的預應力有明顯的增加。這主要是由于巷道在開挖的初始階段改變了巖層的應力狀況。所以只有通過重新布局才能夠使巖層預應力達到平衡。在預應力達到穩定時期以后才能夠充分的改變巖體的受力結構，最終使整個井下巷道保持穩定平衡的狀態。

②現在運用的支護方式和得到的支護數據都是比較符合實際的，在實際過程中能夠發揮很好的支護作用。保證井下支護工程的順利實施，同時也能夠為目前的生產及后期階段提供可靠的安全保障。但是錨索在支設維護的過程中所起的作用甚微，在這方面可以比對其做進一步的改進。

③在一些地質結構不穩定的巖層下進行支護工程就必須對巷道的支護現場進行礦層壓力的檢測，并最終通過合理的方式對其進行優化，最終使其保證生產作業現場的安全和穩定。

3 從巷道穩定性內容方面分析

在巷道圍巖的穩定性方面，有許多的種類，這些巖層的特性都是在各自不同的地質條件下形成的，要想在這樣的地質條件下進行安全的井下巷道作業就必須要知道巖層具體有哪些種類。根據地質結構的不同，其地下結構的穩定性也有所不同，要在這樣的巖層井下巷道作業就必須對其穩定性做一個全面的分析。在選擇測量穩定性標準的依據時應該對其現場的測量結果進行細化，即穩定性固定承載壓力和移動承載壓力的影響。

這種方式可以解決多種情況下突發的井下巷道安全事故，所以對巖層的穩定性進行分析是一個管理方面的要求，同時更是一個工程技術方面的要求。在目前還不能夠完全解決穩定性的情況下，應該對一個完整的井下巷道工程進行全方位的支架維護，不僅僅是在頂板離層，同時還應該考慮在巷道的左右兩側進行支護。

4 結束語

總而言之，在許多情況下我們根本就不可能對井下巷道進行如此繁雜的觀測和分析，在實際生產生活中需要許多現場靈機應變的措施才能夠保證這些技術在井下巷道支護工程中的運用。在井下有許多的自然情況，這是測量儀器無法精確測量出來的，所以在進行井下巷道支護設計時一定要對所設計的工程對象有一個全面真實的了解，因此對現場進行測量的同時還應該把各種意外因素考慮進去。

參考文獻：

[1]王琦.深部厚頂煤巷道圍巖破壞控制機理及新型支護系統對比研究[D].山東大學，2012.

[2]詹平.高應力破碎圍巖巷道控制機理及技術研究[D].中國礦業大學（北京），2012.

[3]于水，伍永平，曾佑富.堅硬頂板巷道礦壓觀測與分析[J].陜西煤炭，2012，02：1-3.

[4]李強，付玉平.堅硬頂板條件下回采巷道支護技術研究[J].科技情報開發與經濟，2012，16：126-128.

[5]武占星.超前預裂堅硬頂板巷旁無充填留巷技術研究與應用[D].河北工程大學，2012.

[6]唐和忠，牛勝建.堅硬頂板條件下巷道支護設計[J].中國煤炭工業，2013，05：52-53.endprint

①首先對測量的結果可以用一些簡單的圖形進行描述（圖1-3）。

通過圖1-3可以很清楚地知道在巷道掘進的初始階段，巷道周圍的預應力有明顯的增加。這主要是由于巷道在開挖的初始階段改變了巖層的應力狀況。所以只有通過重新布局才能夠使巖層預應力達到平衡。在預應力達到穩定時期以后才能夠充分的改變巖體的受力結構，最終使整個井下巷道保持穩定平衡的狀態。

②現在運用的支護方式和得到的支護數據都是比較符合實際的，在實際過程中能夠發揮很好的支護作用。保證井下支護工程的順利實施，同時也能夠為目前的生產及后期階段提供可靠的安全保障。但是錨索在支設維護的過程中所起的作用甚微，在這方面可以比對其做進一步的改進。

③在一些地質結構不穩定的巖層下進行支護工程就必須對巷道的支護現場進行礦層壓力的檢測，并最終通過合理的方式對其進行優化，最終使其保證生產作業現場的安全和穩定。

3 從巷道穩定性內容方面分析

在巷道圍巖的穩定性方面，有許多的種類，這些巖層的特性都是在各自不同的地質條件下形成的，要想在這樣的地質條件下進行安全的井下巷道作業就必須要知道巖層具體有哪些種類。根據地質結構的不同，其地下結構的穩定性也有所不同，要在這樣的巖層井下巷道作業就必須對其穩定性做一個全面的分析。在選擇測量穩定性標準的依據時應該對其現場的測量結果進行細化，即穩定性固定承載壓力和移動承載壓力的影響。

這種方式可以解決多種情況下突發的井下巷道安全事故，所以對巖層的穩定性進行分析是一個管理方面的要求，同時更是一個工程技術方面的要求。在目前還不能夠完全解決穩定性的情況下，應該對一個完整的井下巷道工程進行全方位的支架維護，不僅僅是在頂板離層，同時還應該考慮在巷道的左右兩側進行支護。

4 結束語

總而言之，在許多情況下我們根本就不可能對井下巷道進行如此繁雜的觀測和分析，在實際生產生活中需要許多現場靈機應變的措施才能夠保證這些技術在井下巷道支護工程中的運用。在井下有許多的自然情況，這是測量儀器無法精確測量出來的，所以在進行井下巷道支護設計時一定要對所設計的工程對象有一個全面真實的了解，因此對現場進行測量的同時還應該把各種意外因素考慮進去。

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[5]武占星.超前預裂堅硬頂板巷旁無充填留巷技術研究與應用[D].河北工程大學，2012.

[6]唐和忠，牛勝建.堅硬頂板條件下巷道支護設計[J].中國煤炭工業，2013，05：52-53.endprint

①首先對測量的結果可以用一些簡單的圖形進行描述（圖1-3）。

通過圖1-3可以很清楚地知道在巷道掘進的初始階段，巷道周圍的預應力有明顯的增加。這主要是由于巷道在開挖的初始階段改變了巖層的應力狀況。所以只有通過重新布局才能夠使巖層預應力達到平衡。在預應力達到穩定時期以后才能夠充分的改變巖體的受力結構，最終使整個井下巷道保持穩定平衡的狀態。

②現在運用的支護方式和得到的支護數據都是比較符合實際的，在實際過程中能夠發揮很好的支護作用。保證井下支護工程的順利實施，同時也能夠為目前的生產及后期階段提供可靠的安全保障。但是錨索在支設維護的過程中所起的作用甚微，在這方面可以比對其做進一步的改進。

③在一些地質結構不穩定的巖層下進行支護工程就必須對巷道的支護現場進行礦層壓力的檢測，并最終通過合理的方式對其進行優化，最終使其保證生產作業現場的安全和穩定。

3 從巷道穩定性內容方面分析

在巷道圍巖的穩定性方面，有許多的種類，這些巖層的特性都是在各自不同的地質條件下形成的，要想在這樣的地質條件下進行安全的井下巷道作業就必須要知道巖層具體有哪些種類。根據地質結構的不同，其地下結構的穩定性也有所不同，要在這樣的巖層井下巷道作業就必須對其穩定性做一個全面的分析。在選擇測量穩定性標準的依據時應該對其現場的測量結果進行細化，即穩定性固定承載壓力和移動承載壓力的影響。

這種方式可以解決多種情況下突發的井下巷道安全事故，所以對巖層的穩定性進行分析是一個管理方面的要求，同時更是一個工程技術方面的要求。在目前還不能夠完全解決穩定性的情況下，應該對一個完整的井下巷道工程進行全方位的支架維護，不僅僅是在頂板離層，同時還應該考慮在巷道的左右兩側進行支護。

4 結束語

總而言之，在許多情況下我們根本就不可能對井下巷道進行如此繁雜的觀測和分析，在實際生產生活中需要許多現場靈機應變的措施才能夠保證這些技術在井下巷道支護工程中的運用。在井下有許多的自然情況，這是測量儀器無法精確測量出來的，所以在進行井下巷道支護設計時一定要對所設計的工程對象有一個全面真實的了解，因此對現場進行測量的同時還應該把各種意外因素考慮進去。

參考文獻：

[1]王琦.深部厚頂煤巷道圍巖破壞控制機理及新型支護系統對比研究[D].山東大學，2012.

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[3]于水，伍永平，曾佑富.堅硬頂板巷道礦壓觀測與分析[J].陜西煤炭，2012，02：1-3.

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[5]武占星.超前預裂堅硬頂板巷旁無充填留巷技術研究與應用[D].河北工程大學，2012.

[6]唐和忠，牛勝建.堅硬頂板條件下巷道支護設計[J].中國煤炭工業，2013，05：52-53.endprint