對三軟煤層巷道支護關鍵技術的相關探究

吉哲 侯愛豫 康小雨

摘 要：在經濟全球化發展趨勢不斷增強的現今，伴隨著我國經濟文化的發展進程，作為我國經濟支柱產業之一的煤礦產業的經濟地位越來越高，為我國社會主義現代化進程起著至關重要的作用。在進行煤礦采掘作業時，為了更好的保障煤礦采掘人員的生命安全，對煤層巷道的支護方式選擇尤為重要。本文分析了三軟煤層巷道的圍巖巖體結構特征以及對其支護原理進行概述，指出三軟煤層巷道支護的關鍵性技術，提出可行性的一些聯合的支護方法。

關鍵詞：三軟煤層；聯合支護；支護方式

三軟煤層巷道是一種較為復雜與困難的煤礦巷道，在現代化經濟建設的過程中，伴隨我國煤礦業的開采強度和規模的不斷壯大，三軟煤層巷道的支護是我國煤礦開采與回采過程中，迫切需要解決的技術難題。因此，我們必須要根據煤礦巷道的情況，分析三軟煤層的圍巖巖體結構特征，提出巷道支護的關鍵性技術手段，選擇最合適的方式來保障巷道的穩固，預防發生安全責任事故，進而使煤礦業的開采效率與作業安全都能得到有效的提升。

1 三軟煤層圍巖巖體結構及其特征

三軟煤層指的是煤礦開采過程中遇到的主采煤礦里的軟煤層、軟煤層頂板巖層、軟煤層底板巖層，通常具有三軟特征的煤礦煤層和頂板、底板均為軟弱巖層，煤層的裂隙不斷發育，使得煤層構造較為龐雜。

1.1 巷道頂板巖層

我國的三軟煤層的頂板巖層大致由炭質泥巖、黏土質巖、泥巖、砂巖泥巖等交替構成，這種類型的三軟煤層頂板巖層節理（裂隙）的發育，致使其穩固性較弱，抗壓力較小，因此，應該減少頂板巖層對外暴露的時間，或以不暴露頂板巖層為宜。在對三軟煤層巷道的圍巖巖體進行深挖作業時，會產生對應的壓力拱，其中包括有高位壓力拱與低位壓力拱等，如圖1表示。

1.2 巷道煤柱體

煤礦巷道兩旁的煤柱體的堅硬度是保證巷道穩固的至關重要的因素之一，其兩幫的煤柱體有著上覆巖層壓力拱的拱腳作用，當煤柱體具備比較高的硬度與強度時，其所帶來的變形量較小，巷道兩幫不會出現轉移漸近的情況發生，片幫的情況也不會發生；相反的，如果煤柱體硬度低與強度弱時，就會出現煤柱體松垮破碎等的現象，巷道兩幫會出現分離與相互漸近，承受的壓力將會向煤柱體深處分散轉移，當達到新的平衡出現時，煤柱體就會置于塑性區。巷道的兩幫煤柱體主要形式有以下三種：第一種為煤層群開采上覆采空，第二種為兩幫都為實體煤，第三種為一幫為實體煤，另一幫為采空。

1.3 巷道底板巖層

軟煤層底板巖層通常為親水性的巖層，例如伊利石、高嶺土等，這種底板巖層在生產作業用水或是巖層水的作用力影響下，極為容易因為膨脹而變形，變形后會產生底鼓，致使底板巖層的抗壓力變弱，進而加大了巷道支護的技術難度。如果三軟煤層巷道的底板巖層是非親水性的軟巖層，在釋放底板的彈性能作用力或兩幫煤柱體不斷漸移接近的情況下，底板的巖層同樣會產生底鼓，抗壓力同樣會變弱。

2 三軟煤層巷道支護原理分析

根據煤礦的開采情況來分析，煤層巷道在進行掘進與回采時，支護是否穩固，與巷道的圍巖巖體的強力度、支護方式等都有著密不可分的關系，基于我國特殊的煤層圍巖特性，必須要按照實際的圍巖情況來進行開采作業，三軟煤層巷道支護的方式是較為經濟與牢靠的選擇，能夠有效的提升支護技術的水平。通常情況下，三軟煤層巷道圍巖破壞有幾個明顯的特征，即初期的變形速度快、周期短、敏感度高等，當處于軟巖的最高塑性的承載力下，采用巷道的支護可以得到最好的效果。軟的巖巷道的破壞過程是一種漸進的力學過程，在煤礦開采的過程中，破壞是從1個或是幾個相關的關鍵部位產生的，主要存在于圍巖體強度弱與圍巖應力較集中的區域。

3 三軟煤層巷道支護的關鍵技術概述

所謂的三軟煤層巷道支護的關鍵技術是指：合理的運用膨脹變形性能及抗裂性能，適度的掌握好二次支護的施工時間，加固好煤礦巷道的表面圍巖，使穩固的圍巖成為煤礦巷道承載拱的其中一部分，最大程度的發揮圍巖的自承能力以及巷道底鼓的防治作業為核心的支護技術。由于礦壓的作用，該技術允許煤礦巷道彎曲變形，同時也要保證圍巖的變形度不能超過承壓能力而使其失效，導致這種危害分散到深處。

4 支護方式的研究

4.1 錨桿支護法

在我國的三軟煤層巷道的支護中，以錨桿支護法運用最廣。由于在兩幫的巖體里聚力比較弱，單純使用錨桿支護的方法，并不能滿足拉應力的條件。因此需要把錨固體建成“體”、“厚板”等形態。同樣的，也需要用鋼帶與金屬網來進行聯合支護。通過采取以上措施能輔佐噴層，同時也能實現錨噴的支護。在使用此法的時候必須注意兩個問題：1）保證錨桿的支護強度。只有在擁有強勁的支護強度下，才能進而對巷道的頂板巖層、底板巖層和兩幫的移動漸近量進行有效的調整；2）錨桿預緊應力對頂板的下沉量能夠進行有效的控制。在安裝錨桿時施加適度的預緊應力，能有效的減低頂板的下沉量。經過大量的實踐得知，錨桿支護方式對圍巖變形起到了足夠的控制力，使其能做到長久的穩固。

4.2 聯合支護方法

聯合支護法就是指兩種或者是兩種以上的巷道支護方法的合理組成與綜合運用。在我們進行采煤作業時，需要進行軟巖煤礦巷道的支護工作與相關的維護程序，因此，可以采用可伸縮性能的支架法來工作，例如卸壓法（切縫、鉆孔）、錨網索支護等，充分的將各種支護方式的優勢進行有效的結合，進而發揮出更有力的效用。通過聯合支護的方法，能夠在一定程度上對三軟煤層巷道起到保護的作用，同時也能最大程度的保障巷道的穩固與安全。

5 結語

隨著我國社會經濟的發展與進步，作為我國經濟支柱產業之一的煤礦業的經濟地位也越來越高，為了滿足人們的生存與生活的需要，煤礦開采的需求量也越來越大，因此，對開采煤礦作業的技術要求也越來越高。通過對三軟煤層巷道的特征進行分析與總結，依據實際的巷道圍巖特征，尤其是其抗壓力弱的特征，靈活的應用與維護各種巷道支護技術，加強巷道圍巖自身的穩定性和承載力，是我們一直致力研究的方向。三軟煤層巷道支護技術的發展與進步，在一方面可以最大程度的保障采礦人員的安全，另一方面也能提升采礦作業的效率，進而推動我國煤礦產業的可持續性發展。

參考文獻：

[1] 鄧鵬海，張文科，劉昂.三軟煤層巷道支護關鍵技術研究[J]煤炭技術，2014（4）：118-121.