淺析煤礦企業(yè)支護(hù)技術(shù)的思考與應(yīng)用

王松 熊停理

摘要： 新《安全生產(chǎn)法》確立了“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的安全生產(chǎn)工作“十二字方針”，明確了安全生產(chǎn)的重要地位、主體任務(wù)和實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的根本途徑。也為煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)工作指明了方向。煤礦井巷作為煤礦生產(chǎn)的重要場所，必須借助有效而可靠的支護(hù)技術(shù)，才能確保煤礦安全穩(wěn)定生產(chǎn)方。

關(guān)鍵詞：煤礦企業(yè)；支護(hù)技術(shù)；安全生產(chǎn)；應(yīng)用

新《安全生產(chǎn)法》提出安全生產(chǎn)工作應(yīng)當(dāng)以人為本，充分體現(xiàn)了習(xí)近平總書記等中央領(lǐng)導(dǎo)同志關(guān)于安全生產(chǎn)工作一系列重要指示精神，在堅(jiān)守發(fā)展決不能以犧牲人的生命為代價(jià)這條紅線，牢固樹立以人為本、生命至上的理念，正確處理重大險(xiǎn)情和事故應(yīng)急救援中“保財(cái)產(chǎn)”還是“保人命”問題等方面，具有重大現(xiàn)實(shí)意義。煤礦井巷復(fù)雜的地質(zhì)條件和較為惡劣的作業(yè)環(huán)境為煤礦生產(chǎn)安全構(gòu)成了重大的威脅。而支護(hù)技術(shù)的快速發(fā)展和正確使用，既對改善生產(chǎn)安全水平有著顯著效用，也利于加快掘進(jìn)速度，提高煤炭產(chǎn)量，故在煤礦井巷工程中得到了廣泛應(yīng)用。下面就其具體應(yīng)用加以重點(diǎn)研究。

一、支護(hù)技術(shù)的內(nèi)涵與發(fā)展

在煤礦生產(chǎn)過程中，煤礦井巷的穩(wěn)定性和可靠性是煤礦安全生產(chǎn)的基本保障。隨著煤礦能源的不斷開采，煤礦的開采工作也已經(jīng)進(jìn)一步向地下更深的地層延伸，其不僅要承受來自不同方向的壓力擠壓，也會受到井巷位置、圍巖性質(zhì)、掘進(jìn)方法、斷面尺寸、沿空護(hù)巷等因素的干擾，因此，煤礦井巷必須借助合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)和技術(shù)強(qiáng)化穩(wěn)定性。在煤礦開采持續(xù)向深這一過程中，支護(hù)作為一種非常重要的安全技術(shù)得到不斷的發(fā)展，大致經(jīng)歷了從單一型支護(hù)技術(shù)到聯(lián)合多強(qiáng)化型技術(shù)的發(fā)展歷程。

在煤炭早起的開采過程中，井巷的支護(hù)主要是木制材料，隨著鋼筋砼的出現(xiàn)，支護(hù)形式主要是鋼筋和混凝土襯砌。在礦床采深加大和地質(zhì)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜的情況下，原有的支護(hù)結(jié)構(gòu)材料已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的需要，進(jìn)而隨即發(fā)展了金屬支架支護(hù)和錨桿系列支護(hù)技術(shù)，這為相當(dāng)長一段時(shí)間的礦床開采帶來了巨大的便利。20世紀(jì)30年代，聯(lián)邦德國首先開發(fā)了U型鋼金屬支架支護(hù)技術(shù)，并且投入到生產(chǎn)之中，這種技術(shù)也是當(dāng)時(shí)國內(nèi)外普遍采用的一種技術(shù)。1912年，艾爾雷德·布希發(fā)明和應(yīng)用了錨桿，到20世紀(jì)50年代，此項(xiàng)技術(shù)在各個國家得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。我國是在1956年引進(jìn)的錨桿技術(shù)，并且在淮南等礦區(qū)先后嘗試了木錨桿、金屬錨桿以及砂漿錨桿技術(shù)，都得到了很好的發(fā)展，并且隨即將其廣泛應(yīng)用于國內(nèi)的各大煤礦。隨著采深進(jìn)一步加大、地質(zhì)環(huán)境也越來越復(fù)雜，一些煤礦開始采用了復(fù)合支護(hù)技術(shù)并且取得了良好的效果，同時(shí)也開發(fā)了強(qiáng)力支護(hù)體系，這為未來的煤礦井巷工程工作進(jìn)一步的開展做出了巨大的貢獻(xiàn)。

二、選用支護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵

目前，有多種支護(hù)技術(shù)和形式可供選擇，如錨噴支護(hù)、錨桿支護(hù)、鋼筋混凝土支護(hù)、錨索支護(hù)等，但其一般具有獨(dú)特的優(yōu)勢和應(yīng)用范圍。

1、必須熟悉掌握不同支護(hù)技術(shù)的要求特點(diǎn)、操作規(guī)范、適用條件，以便對煤礦井巷關(guān)鍵部位、問題多發(fā)點(diǎn)等采取針對性措施。

2、對巷道圍巖穩(wěn)定性、地面沉降、支護(hù)應(yīng)力、拱頂下沉等相關(guān)情況加以密切監(jiān)測，以便提高支護(hù)技術(shù)的可行性和安全性。

3、應(yīng)盡可能的詳盡分析地下水、圍巖等水文地質(zhì)信息，以便確保支護(hù)技術(shù)效果最佳。

三、部分支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

1、錨噴支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。錨噴支護(hù)技術(shù)因良好融合了錨桿支護(hù)、噴混凝土或噴漿技術(shù)，可通過巷道的抗拉強(qiáng)度惡化抗裂能力的增強(qiáng)大幅改善支護(hù)效果。因此，該技術(shù)已成為優(yōu)先選擇的支護(hù)技術(shù)，一般多見于頂拱支護(hù)和巷道邊墻。要想真正發(fā)揮錨噴支護(hù)技術(shù)效用，必須基于對圍巖條件的科學(xué)分析為錨桿設(shè)定合理的預(yù)應(yīng)力，以提高支護(hù)強(qiáng)度。要盡量配合使用鋼帶、托板、金屬網(wǎng)等構(gòu)件，盡量將錨桿所承受的預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散至圍巖中。針對圍巖裂紋、裂縫、離層等現(xiàn)象，應(yīng)確保圍巖處于穩(wěn)定的受壓狀態(tài)，以此避免出現(xiàn)拉伸、彎曲、剪切破壞等變形和擴(kuò)容破壞，進(jìn)而提高圍巖的完整性、穩(wěn)定性和整體強(qiáng)度。同時(shí)在錨索施工中，要注意巖層層理或節(jié)理縫隙的壓密擠緊，并合理連接圍巖與錨桿次生承載結(jié)構(gòu)，以此提高其抗剪力。

2.棚式支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。棚式支護(hù)技術(shù)曾作為主流形式為煤礦順利開采作出了巨大貢獻(xiàn)。主要有木質(zhì)支架、金屬支架等形式。其中木質(zhì)支架因防火性差且易腐爛，故一般應(yīng)用于地壓有限、斷面較小、服務(wù)年限較短以及巷道掘進(jìn)和維修中，且就當(dāng)下而言，其應(yīng)用頻率在逐漸縮小。而U型鋼支架，因其大多是由若干段弧形構(gòu)件通過疊置搭接構(gòu)成的，所以支護(hù)面一般為環(huán)形或拱形，且具有較小的支架變形、較大的安全系數(shù)、較強(qiáng)的抗災(zāi)能力以及一次成巷好、質(zhì)量易保證等優(yōu)點(diǎn)，在地壓大、圍巖松軟、兩幫位移較大、底臌較為嚴(yán)重的開拓巷道和采區(qū)巷道中支護(hù)效果良好。此外鋼筋混凝土支架憑借其耐用性長的優(yōu)勢可在地壓較為穩(wěn)定、斷面面積較小、服務(wù)年限較長的巷道中發(fā)揮較好的支護(hù)效果。但由于棚式支護(hù)是以被動支護(hù)技術(shù)出現(xiàn)的，因其實(shí)際效用和應(yīng)用范圍往往具有一定的限制條件。

3、復(fù)合支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。復(fù)合支護(hù)技術(shù)隨著煤炭開采深度的不斷延伸得到了較大發(fā)展和良好應(yīng)用，如錨網(wǎng)噴與弧板支架的聯(lián)合，與注漿加固的聯(lián)合，與U型鋼支架和注漿的聯(lián)合，以及注漿加固與U型鋼支架的聯(lián)合等。但無論選用何種復(fù)合支護(hù)形式，均應(yīng)基于巷道的水文地質(zhì)條件、作業(yè)環(huán)境等因素合理確定支護(hù)形式和具體參數(shù)，并充分利用與高地應(yīng)力、采動強(qiáng)烈、特大斷面等復(fù)雜條件相適應(yīng)的新理論、新技術(shù)和新材料，如應(yīng)用專用錨桿鋼以及與之配套、強(qiáng)度高的螺母、拱形托板等材料，可顯著改善錨桿的破斷強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、預(yù)應(yīng)力等，進(jìn)而降低圍巖變形量；而應(yīng)用4-5mm的強(qiáng)力鋼帶，也可大幅提高錨桿的剛度和強(qiáng)度。

總之，支護(hù)技術(shù)是煤礦井巷的穩(wěn)定性和可靠性基礎(chǔ)，也是確保煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。煤礦企業(yè)要注意緊貼實(shí)際情況，選擇合理的支護(hù)方式，堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)的支護(hù)規(guī)范，制定完善的支護(hù)方案，并繼續(xù)深化對其的創(chuàng)新和實(shí)踐力度，以期研發(fā)更為安全、有效、可靠的支護(hù)技術(shù)，進(jìn)一步推動煤炭生產(chǎn)走向安全化和高效化。