卸壓支護技術在煤巷支護中的應用

楊長松+李凱

摘要：煤巷是煤礦生產中的重要通道，隨著煤炭資源不斷向深部延伸，并逐漸進入深入的開發狀態，煤巷的安全問題也越來越嚴峻，而傳統的棚式支護方式已經無法適應現代煤礦生產的需要。因此，相關企業必須對煤巷支護的方式進行改革，并且積極引進先進的技術，同時，相關技術人員要在煤巷掘進過程中選擇合理的支護方式，以及對煤巷支護新技術的應用進行研究，這樣不僅能夠促進煤礦的安全生產，還能夠提高煤礦企業的經濟效益。

關鍵詞：卸壓支護技術；煤巷支護；應用

引言：在煤礦礦井中，存在著大量的巷道，這些巷道往往是煤巷或者半煤巖巷，多采用棚式支護，因此，在生產過程中經常出現煤層巷道變形、頂板脫落、巷幫脫落等現象，造成一些巷道事故的發生。因此，煤礦企業應深入研究開采工作的安全性、穩定性及科學性，這樣才能夠推動煤礦企業的快速發展。文章主要對卸壓支護技術在煤巷支護中的應用進行了研究，主要分析了其主要內容及工作原理，并簡要介紹了其注意事項，以及在煤巷支護中的應用。

1卸壓支護技術的主要內容分析

所謂卸壓支護，是在采用原有支架形式的基礎上，適當地擴大巷道開掘斷面，使圍巖有足夠變形移動空間，在支架與圍巖之間用袋裝的碎石進行充填，當圍巖發生移近變形后，可通過碎石調節使支架載荷分布變得十分均勻，充分發揮支架抗壓能力和阻止變形的作用。而煤巷支護中，傳統采用的木棚支護逐步演變為礦用工字鋼支護，雖然圍巖的支護強度大大提高了，但由于工字鋼的梯形支護承受頂壓能力差，常常出現頂梁彎曲，梁腿鉆進底板或彎曲破壞。隨著礦井逐步向深部區的開采，地應力的增大，引進采用了36U型鋼支護改變了對圍巖的支護方式，減小了頂壓對巷道的破壞程度，使巷道的支護強度得到了更進一步的提高。在采用U型鋼網支護的過程中，通過卸壓使高應力區向圍巖深部轉移，減少了圍巖高應力對支架的破壞。實施迎頭煤層注水，增大了煤層粘結力，減小了圍巖松動圈范圍，防止了煤墻片幫和冒頂，提高了支護效果。

2卸壓支護技術工作原理分析

在煤礦開采過程中，相關技術人員根據深部巷道圍巖控制“內、外承載結構”耦合原理，提出了深部巷道卸壓支護新技術。這種技術綜合采用了圍巖卸壓、錨梁網噴支護、U型鋼支護、注漿和錨索加強支護等手段，其原理如下：

首先，采用導硐卸壓，這樣可以促使開巷后集中應力向深部圍巖轉移，從而使得周邊圍巖應力降低，以便在深部圍巖中逐步形成外結構，以提升巷道的穩定性；其次，采用錨梁網噴支護和U型鋼支架聯合支護，以形成承載能力較強的內結構，這樣就可以適度讓壓，并控制外結構向外移動的過程，進而使得結構離巷道周邊距離的合理性，并且塑性區及破碎區范圍較小，圍巖變形量較小；最后，通過注漿，大范圍改善圍巖的強度參數，充填圍巖裂隙，并采用錨索加強支護，進一步提高內結構的強度和剛度，進而促使外結構的穩定。通過上述卸壓支護方法，一方面，可以使得外承載結構到巷道周邊的距離比較合理，且能長期穩定，另一方面，使得巷道周邊破裂圍巖的強度軟化和碎脹變形得到有效控制，從而實現巷道圍巖長期穩定的目標。

3選用支護技術的注意事項

在煤礦生產過程中，煤礦井巷的穩定性和可靠性尤為重要，是煤礦安全生產的基本保障，然而由于煤礦井巷不僅要承受來自不同方向的壓力擠壓，還會受到井巷位置、圍巖性質、掘進方法、斷面尺寸、沿空護巷等因素的干擾，因此，技術人員必須借助合理的支護結構和技術來強化穩定性。現階段，雖然有多種支護技術和形式可供選擇，如錨噴支護、錨桿支護、鋼筋混凝土支護、錨索支護等，但是這些支護技術一般具有獨特的優勢和應用范圍，因此，在煤礦井巷工程中選用支護技術時應注意做到以下幾點要求：第一，技術人員必須熟悉掌握不同支護技術的要求特點、操作規范、適用條件，以便對煤礦井巷關鍵部位、問題多發點等采取針對性措施；第二，技術人員應該對巷道圍巖穩定性、地面沉降、支護應力量、拱頂下沉等相關情況加以密切監測，以便提高支護技術的可行性和安全性；第三，還應盡可能詳盡地分析地下水、圍巖等水文地質信息，以確保支護技術效果達到最佳，并且在此基礎上制定高效、合理、安全、規范的支護方案，進而促進煤礦生產安全，增加煤礦企業的經濟效益。

4卸壓支護技術在煤礦井巷工程中的應用

在具體實踐中，煤礦井巷工程涉及的支護技術形式多樣，這就為煤礦安全、高效作業提供了重要保障。下文主要就常見的支護技術加以分析，希望對推動煤礦行業的健康發展和支護技術的順利應用有所幫助。

通常情況下，由于錨噴支護技術融合了錨桿支護、噴混凝土或噴漿技術，因此，可通過巷道的抗拉強度來增強抗裂能力，大幅改善支護效果，并且這種技術已成為煤礦井巷中優先選擇的支護技術，一般多用于頂拱支護和巷道邊墻。但是，要想真正發揮出這種技術的效果，技術人員必須準確把握支護要點，比如，基于對圍巖條件的科學分析為錨桿設定合理的預應力，以提高支護強度；盡量配合使用鋼帶、托板、金屬網等構件，以將預壓桿所承受的預應力擴散至圍巖中；針對圍巖裂紋、裂縫、離層等現象，應確保圍巖處于穩定的受壓狀態，避免出現拉伸、彎曲、剪切破壞等變形，進而提高圍巖的完整性、穩定性和整體強度；同時在施工中，技術人員要注意巖層層理或節理縫隙的壓密擠緊，并合理連接圍巖與預壓桿次生的承載結構，進而提高其抗剪力。

而軟巖巷道卸壓支護技術主要是采用人工開鑿底板卸壓槽使巷道在受到掘巷及采動影響時，巷道周邊圍巖形成的應力峰值向遠離巷道周邊圍巖的深部轉移，使巷道處于應力降低區內，同時巷道松動圈圍巖進行加固支護的方式改善巷道強支、硬支、支不住、返修的惡性循環，為深部軟巖巷道的支護開辟新的支護理念。并且，卸壓槽是為了改變巷道周圍的應力分布，改善巷道圍巖支護環境，使應力峰值向深部轉移而開挖的一定寬度及深度的槽。開挖巷道底板卸壓槽使高應力分布到卸壓區以外，而深部巖體仍處于原巖應力狀態，具有很高的強度，在應力增高區內巖體形成自承載結構，承受掘巷及工作面回采引起的集中應力。同時，在其支撐和保護下，使卸壓區內的巖體承受較小的應力，進而得以保持穩定。另一方面，結構和整體性并沒有受到完全破壞的卸壓區內的圍巖，仍然存在部分殘余強度，向巖體自承結構提供了側向約束力，增加了巖體自承結構的強度和穩定性，從而使巷道圍巖的整體穩定性得到顯著提高。但針對軟巖井巷，要著力強化噴層或金屬網的剛度和強度，對薄弱部位配以錨梁支護，并實時進行二次支護，防止出現圍巖變形和支護結構變形過大的情況，此外，還應借助膨脹材料充滿錨桿孔，進一步提高錨噴支護效果。

結束語：

綜上所述，卸壓支護技術在煤礦井巷工程中彰顯了巨大的應用價值，且作用和影響日益凸顯。但在實踐中，技術人員要注意緊貼實際情況，選擇合理的支護方式，堅持標準的支護規范，制定完善的支護方案，并繼續深化對其的創新和實踐力度，以研發出更為安全、有效、可靠的支護技術，進一步推動煤礦生產走向安全化、高效化發展。

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