煤礦巷道支護類型的選擇

明小銳

摘 要：煤礦巷道受巖石應力作用等易遭受破壞，影響到煤礦的安全作業，因而煤礦巷道支護是煤礦建設中的重要環節。不同煤礦巷道條件不同，其支護類型也需因地制宜地選擇合適的，從而實現對巷道的有效保護。

關鍵詞：煤礦；巷道；支護；支架

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A

我國的煤礦資源多是集中于地下分布，因而需在礦井下開挖多條巷道，以方便對煤礦的開采。然而隨著對煤礦資源的不斷開采使用，需不斷增加井下開采深度、作業范圍等以尋求更多的煤礦資源，如此巷道的開挖深度也隨之增加。由于地下地質結構等復雜多變，巷道在使用中可能會受到來自土壤、巖石等的破壞，進而影響其安全使用并可能會威脅井下作業人員安全，因而需高度重視巷道的安全使用，一般在煤礦作業中是通過對其進行支護以提高其使用的安全、可靠性。

一、煤礦巷道支護的必要性

1 巷道破壞原因分析

受煤礦資源分布限制，煤礦巷道是在地下開挖的，其破壞因素主要是來自于地下巖石土層等作用。概括地講，在煤礦巷道中，破壞形式主要有巖石原始應力破壞、巷道囤巖應力分布破壞以及自然平衡拱的形成及其破壞作用。

由于煤礦在開采前，地下巖層基本上保持著原始的應力狀態，在受上層巖石重力作用下巖塊朝著兩兩垂直的三方向發生變形，且同時會受到相鄰巖石對其的約束側向力作用，還可能會受到構造應力、溫度應力等，巖層在這幾種力下保持平衡；然而，當煤礦在開采過程中，巖層的原始應力狀態將被破壞而重新分布，導致圍巖頂板兩端呈現應力集中狀態，且受自身重力影響頂板發生彎曲下沉，并在底部產生壓應力，若超出其最高承載壓應力則頂層巖石將發生破壞，進而重組應力分配；待煤礦開采后，巖石頂層便呈現暴露出來，并如房梁支撐梁般承受來自上、下巖層的作用力，若未對其進行輔助支撐，則長期在這種應力作用下頂板將發生彎曲變形，并對上頂板有拉應力作用，當拉應力過高超過其承受能力時則會“拉斷”上巖層，進而使得巖石產生裂縫、破裂等形成自然平衡拱，增大頂板受力并繼續擴大平衡拱，進而施壓給巷道側面，長期作用將引起巷道的破壞。

2 巷道支護的作用

在上述中提到，煤礦開采后巖層頂板會暴露出來并受上、下巖層的壓應力，若進行巷道支護則可輔助支撐頂板，有效加固圍巖的穩定性并防止其因受壓變形而發生冒落等問題引起巷道的破壞，進而進一步確保煤礦開采作業在巷道中進行的安全性。因而，對于建于地質結構、巖層構造不同的巷道應選擇合適的支護類型對其進行保護，以保障巷道在其使用年限期間可靠使用。

二、煤礦巷道支護類型及選擇分析

1 煤礦巷道的支護類型介紹

煤礦巷道的支護類型有多種，常用的主要有木支架、金屬支架、石材及錨噴支護等。木支架是較早應用于煤礦開采的支護形式，其架設工作簡單、方便，多見于梯形棚且可適用于多種地壓環境；金屬支架多使用槽鋼、U型伸縮鋼等鋼材，相比于木支架，其抗潮濕、抗腐蝕能力強，可作為永久性支護使用，并適用于地壓較大的巷道中。

而石材支護則是通過使用如磚塊、混泥土等料石堆砌而成的由基礎、墻體、拱頂組成的拱形架構，其能承受較大的地壓且具有防水防火、減緩巖層風化等作用。需注意的是，在地壓較大的地質環境或是地壓分布不均的地區其拱頂或墻體上會有拉力作用，而磚塊、混凝土的抗拉強度相對較差，因而為保護拱形結構的穩定性，可使用鋼筋混泥土進行砌碹；另外因料石支護施工較為困難，成本造價高，其多用于井筒附近位置的支護。

錨桿支護屬于新型巷道支護形式，不同于一般的支架受力，錨桿是將巖石圍巖進行錨固，從而支架與圍巖結為一體共同受力，有效改善圍巖的變形程度。根據不同的使用需求，錨桿分為木錨桿、金屬錨桿及藥卷錨桿等多種，且為了更有效地防止圍巖風化、冒落，錨桿支護通常與噴漿配合使用。因錨桿支護在使用時耐用牢固、安全可靠且其施工簡單，因而隨著對地下煤礦開采的不斷深入，錨桿支護形式在未來的應用將越來越廣。

2 不同巷道下支護類型的選擇

為滿足不同礦下煤礦開采作業需求，巷道的設計及使用主要有三種形式，即開拓巷道、準備巷道及回采巷道，且由于各自的地形條件、使用年限等不同，其支護類型應選擇合適的對其進行保護。

開拓巷道是用于煤礦礦床的開拓而開挖的巖石巷道，其設計壽命較長，基本上與礦井的使用年限一致。開拓巷道的位置一般選在巖層受力穩定的區域，從而降低其在使用時的維護工作，其支護方式通常選擇施工方便、穩定可靠的錨噴方式；準備巷道是用于煤礦開采中的某個采區（或盤區）使用，是沿煤巷道，因而對該巷道的維護、使用等有著嚴格的要求，此外，準備巷道中空氣濕度大，會加速巖石風化，因而對此巷道的支護首先應對其進行噴漿并封閉式處理，并使用錨桿與金屬網共同使用的支護技術，以實現對巷道的有效保護，延長其翻修周期；最后，關于回采巷道，其是僅服務于采煤的工作面，因而使用周期短。回采巷道的工作面基本上為兩順及切眼，其巷道內巖壁受壓較大，因而對回采巷道的支護主要從解決壓應力對內巖壁的作用，并保障巷道能正常輸送煤礦及通常順暢出發。

3 巷道支護技術配合使用

隨著煤礦地下開采的深度增加，巷道中使用單一的金屬支架或錨桿支護已無法保障巷道使用的安全、可靠性，故應結合巷道的地質特性，將多種支護方式配合使用，如可將錨桿、金屬網、鋼帶等組合為錨網支護方式，從而以最經濟最有效的方式實現對煤礦巷道的保護，促進煤礦作業的安全開展。

結語

煤礦開采工作多是在地下完成，伴隨有一定的危險性，因而對煤礦作業的安全性有著極高的要求。煤礦巷道是地下開采過程中的重要通道，受巖層應力作用易受到破壞，為保障井下煤礦開采作業的安全、順利展開，煤礦巷道應結合其所處環境的地質特征，采用經濟合適的支護類型對其進行保護，使得巷道以更穩固、更安全的性能服務于煤礦資源的開發。

參考文獻

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