動壓下掘進巷道支護技術與工程實踐研究

摘要：文章討論了如何進行動壓下掘進巷道支護技術研究，分析了如何使用錨桿支護技術進行巷道支護操作應用，并就如何采用高強錨桿支護預受力支護體系進行快速、安全和高效生產提供了經驗和途徑。

關鍵詞：掘進巷道支護技術；動壓；錨桿支護技術；預應力支護體系；煤炭開采 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD353 文章編號：1009-2374（2015）28-0166-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.082

1 概述

在巷道掘進后對煤礦進行支護時，需要準備足夠強大的保護措施，相關工作人員在礦內進行作業時，稍不注意就會造成難以估計的損失和災難。鑒于對人身安全的考慮，必須對巷道進行掘進超前支護。因為我國煤礦隨著科學技術和挖掘技術的現代化發展，不斷出現礦下深度增加、難度系數加大、高地壓高地溫高擾動、安全防范意識薄弱等現象，為了避免不必要的意外與麻煩，我們必須在進入礦內進行地面操作時，就提前準備一系列的巷道支護工作，對動壓條件下巷道的支護方式進行優化設計，同時提出了掘進巷道支護技術研究與工程實踐的理念，用以解決在動壓條件下巷道的掘進方式

問題。

2 掘進巷道支護技術概況

近年來，隨著我國國民經濟的快速發展和科學技術的不斷進步，對煤礦內部深度開采的問題進行了大量的研究和分析。在眾多的煤礦防護技術中，我們為何優先選擇掘進巷道支護技術作為研究的重大課題，是因為在大型礦建工程中動壓下掘進巷道中，支護技術可以在不同時段、不同條件適應任何環境、任何溫度進行零障礙、零不適的積極作用。

本文針對巷道現狀出發，研究了圍巖與巖面變形之間的關系、深部圍巖的變形特征和破壞機理原因。分析了支護技術對巷道變形的影響，達到有效防止圍巖變形的效果，對改善煤礦生產工作環境具有重大的現實

意義。

盡管掘進巷道支護技術還不能作為最新研究成果被業界廣泛使用，但為了保全大局，保障在場所有人員的人身安全，我們針對不足提出了支護理論二次理論，第一次允許在保持巷道穩定的前提下，進行一定范圍內的變形和伸展，在一定時間段后，再進行推進式二次變形和拉伸，以此來保護巷道的穩定性和安全性，減少周而復始的破壞和損耗，避免煤礦工作效率和效益的降低。

3 掘進巷道錨桿支護技術的作用

在我國，錨桿技術作為一種新型的加強支護方式，被廣泛應用于掘進巷道支護方面，它的主要作用是彌補錨桿支護能力不足的缺陷，以后備力量的方式將巷道圍巖控制在其允許變形范圍內，最大限度防止錨桿間的破壞煤體發生塑性大變形，延誤變形時的扭曲性破壞和延伸，避免因過度變形而破壞圍巖本身的承載程度，幫助圍巖周側受力減弱，從而提高巷道支護的整體性和統一性，達到巷道的正確維護要求和完善防范措施。

錨桿支護技術針對巷道圍巖的游動性、擴充性和不定性，進行深度分析和緩解巷道圍巖帶給施工隊伍的困難。因其可以在自身靈活調整的情況下，改善已經發生嚴重變形的破碎性圍巖力學性質，再加上為了提高回采率而使用的沿空掘進巷道方式的使用，顯著提高圍巖結構面的強度，提高巷道的整體強度和間接聯系，如果又同時受到多個采面的影響，對于受力擠壓的區域，可以通過拉伸減少一些摩擦力，提高圍巖的耐磨能力，保護圍巖的離層、活動、震裂等不受過大的波及，在錨固層形成新的承載層，分散原有的有害變形，提高整個巷道的安全性和保險性。

4 回采動壓影響巷道支護方案

動壓巷道的主要特性是：工作人員在巷道進行地面掘進工作時，處于原始場地的壓力受到手動施壓的影響，改變了原有的壓力平衡狀態，重新分布了分子的結構和走向，導致巷道圍巖因為過度受力而產生擠壓走位，原有靜壓狀態下的穩定再次被打破，位移矢量再度上升，如果不通過一定強大的反作用力是難以回復原位，達到安全平衡的效果的。

動壓巷道的支護參數不能僅考慮巷道圍巖的作用力反應，還要多考慮巷道附近巖壁乃至方圓數公里外的受力效果影響，以免發生大面積位移牽連和震波波及。隨著開采強度的不斷加大，難度指數不斷飆升，許多煤礦在忽視了自身條件限制的因素下，堅持進入深部資源開采狀態。在巷道深入開采中，動壓下的巷道從掘進到報廢要經受比較大的變形和破壞。它的核心思想是充分調動圍巖的承載能力，使支架自動調整圍巖釋放的能量和支護體所吸收的能量，而且隨著開采深度增加，有些年久失修的巷道需要投入巨大的人力物力去進行反復維修，不但造成巷道的維護費用高于掘進費用數倍，造成不必要的浪費和損耗，還嚴重影響礦井正常生產。

而巷道的地層壓力增大、波動范圍較廣，造成巷道受力不均、走向分布不齊，所以所處的地質力學環境因為外力因素影響變得錯綜復雜，此時沿空巷道將處于一個極其復雜的圍巖環境中，不但無法進行正常施工，還令巷道變形控制難度急劇增大，可控指數直線下降，斷面收縮嚴重，難以修復平整，給支護設計和安全施工帶來了很大困難。而保證該沿空巷道的安全、快速施工，是保證工作正常開展的關鍵性問題，我們必須根據上述情況做出快速反應和完善應對。

5 掘進措施避讓動壓技術

在巷道掘進過程中，錨桿支護技術主要是針對鄰近不停回采的巖面進行合理支護，可有效避讓和控制圍巖變形，可將淺部不穩定煤層錨固在深部穩定煤層中，不易走位，同時可施加預應力，在提前監測的數據顯示幫助下，主動采取相應措施支護圍巖，充分調動巷道深部圍巖的強度。

在深部巷道中，因為構造力度復雜，錨桿支護技術采用高強度和高效率的組合式支護系統，有效預制圍巖變形和再度維修。不但改變了原巖應力場中的靜壓狀態，還促進了掘進方式的改變；進行下一次的支護作用時，因為錨桿支護作用使巷道原有靜壓狀態下的穩定平衡被打破，不但導致巷道圍巖受力的多次分布不再集中在某一區域，還會影響圍巖發生顯著變形位移增大。由于現有支護方式不能適應動壓影響帶來的應力變化情況，統計進行結果反饋，導致巷道受到不同程度的破壞和分裂，從而影響巷道的正常安全使用。

因為過大的動力將會改變巷道的走向，我們采取措施時必須明確這一點，如果原有的掘進方式不適合某個時刻的巷道變化，我們就要學會隨機應變，靈活調度最有利的補救措施來制定開采方案，否則將會遇到煤礦崩塌的危險。

6 結語

雖然錨桿支護技術具有很多優越性，在掘進巷道支護技術中得到快速推廣，但是自身還是存在一些問題和不足。針對回采巷道的控制走向不夠明確，控制力度不夠強大，為了保護巷道的穩定性和可靠性必須采取傳統的固定模式，但是因為巷道的圍巖性質差、自承能力低，流變性顯著，應力集中系數增加，斷層節理降低能使結構面弱化，對支護能力產生不平衡作用，而錨桿支護技術的材質、結構與其力學性能緊密相關，如果不能滿足上面的各種要求，在高應力大變形圍巖條件下，錨桿支護不能發揮讓壓、卸壓作用，滿足不了工程需要，存在著極大的風險和隱患。

因此，隨著對錨桿支護機理的深入研究，施工工藝、施工設備的改善，在高應力條件必須使用同等符合使用條件的錨桿，才能充分發揮錨桿的支護作用。錨桿支護技術經過不斷發展、完善，錨桿支護理論將不斷更新，協助掘進檢測標準將不斷提高，完善巷道錨桿支護理論，提高煤巷錨桿的科學性、實用性和安全性是促進巷道錨桿技術發展的一個重要因素。

作者簡介：吉勝（1964-），男，山西臨汾人，太原煤氣化華勝煤業有限公司黨委書記，工程師，研究方向：煤礦掘進、采礦工程。

（責任編輯：王 波）endprint