煤礦井下巷道掘進過程中的支護技術分析

摘 要：煤礦掘進支護工作在整個煤礦開采工作中處于關鍵地位，關乎著煤礦施工的安全性。從煤礦的實際施工情況來看，掘進支護工作開展并不樂觀，亟待得到改進。該文以煤礦企業中的掘進支護為研究對象，主要分析下有關巷道支護技術類型的有關問題，著重分析下巷道支護技術的形式和巷道支護的應用。

關鍵詞：掘進；巷道支護；技術

1.引言

煤礦井下巷道開掘后生產的應力會重新分布，在這一過程中，如果不采用支護措施就會造成圍巖位移及變形等，這樣生產安全就不能得到有效保障。對煤礦井下掘進生產不僅要在支護措施上實現全面保障，同時還需要在管理上能夠強化，這樣才能夠維持掘進安全。

2.煤礦井下巷道支護技術

煤礦井下掘進中所采用的巷道支護技術種類多樣，主要有棚式支護技術、砌碹支護技術、應力控制技術、錨桿支護技術等。

2.1棚式支護技術

這一技術在煤礦井下掘進中的應用和鐵路公路隧道中的施工應用有很大不同，煤礦井下棚式支護技術要能夠進行保護巖柱厚度計算及設計施工管棚工作室、布置孔位、測量放線等。煤礦巷道當中的棚式支護技術的使用材料主要以金屬為主，在制作及安裝上相對比較方便。

2.2 砌碹支護技術

砌碹支護技術的應用原理主要是能夠對圍巖的表面起到作用，并在一些位置比較特殊的巷道中應用相對比較多，這一技術應用比較方便，但成本很高。這一技術對支護材料質量也有相應要求，水泥主要采用普通水泥，在抗壓強度要求上要能夠達到11.8MPa、礦石砂的直徑小于15mm、混凝土是石子粒直徑小于20mm、砌墻料石垂直縫要錯開等，從這些層面就能夠看出，在實際掘進作業中會受到一定局限。

2.3應力控制技術

針對礦井深部高應力軟巖巷道兩幫移近量大，變形破壞嚴重，部分地段底臌嚴重的現象，通過大量的現場地質調查和軟巖力學性質試驗，分析研究了深部高應力軟巖巷道變形失穩機理；通過理論分析和相似材料、數值模擬確定了該礦軟巖巷道圍巖控制方法及高應力軟巖巷道最佳支護方式、支護參數和最佳支護時機。

2.4錨桿支護技術

錨桿支護技術是比較常用的支護技術，這一技術能夠有效改善煤礦巷道的布置方式，從而能有效提升煤炭產量和綜合性效益。錨桿支護技術主要是通過利用支護構件錨桿托板及錨固劑等發揮作用的[1]。錨桿是比較重要的構件，在施加適當扭矩螺母基礎上讓巷道表面受到托板緊壓，改善圍巖的應力狀態，能夠有效遏制圍巖節理裂隙張開。

3. 煤礦井下巷道支護的常見問題

從實際情況來看，煤礦井下巷道支護技術應用過程中還有諸多問題有待解決，這些問題主要體現在圍巖產生變化或破壞。煤礦井下巷道掘進過程中圍巖的巖體在遇到水之后比較容易發生膨脹，加上受到大擠壓力造成圍巖變形，這樣就對支護結構造成影響，比較容易發生冒頂事故。

煤礦井下巷道支護技術影響因素比較多，煤礦地質構造及施工工藝等都是重要的影響因素。一是從煤礦的地質構造的因素影響上來看，地質條件比較好的能夠提升作業效率，但地段比較復雜的就會受到諸多影響，影響支護技術的應用效果；二是施工工藝因素方面也對支護技術的作用發揮產生影響，煤礦巷道掘進過程中主要采取鉆爆法并以錨噴支護為重要支護方式，但實踐過程中裝藥量及炮眼等都比較缺乏精確度，降低錨網噴支護質量。

4. 煤礦井下巷道支護形式分析

從煤礦井下巷道支護形式上來看，主要有型鋼支護及預留煤柱，預留煤柱是比較傳統的支護形式。煤礦井下巷道支護形式主要是把巷道區段劃分成運輸平巷和下區段的回風平巷，煤礦井下巷道支護形式要能夠預先在兩個重要區段對一定寬度煤柱實施預留。預留煤柱支護使用較簡單，預留煤柱支護在通風及排水上也有促進作用。而型鋼支護主要就是能夠在韌性上可以較好的呈現，并且在抗剪及抗壓等功能上也能夠得到良好呈現。

第一，煤礦在開采過程中首先要確定巖石的性質，通過研究分析巖石的性質，改進支護技術，從而減少在實際操作中遇到的困難。在實際應用中，煤礦掘進巷道中使用的錨桿支護技術就主要應用在軟巖巷道中。保證掘進量的同時也要充分考慮到它的安全性，在掘進過程中，巷道的參數在發生著不同的變化，及時的搜集和關注參數信息，并使參數控制在安全范圍內，是保障煤礦巷道安全的必要條件。

第二，在巷道掘進中只有按照規定的策略和加強支護的承載能力，才能達到實際的支護目標。通過實際的地質構造和礦壓觀測的資料來選擇合適的支護方式，采取相應的巷道施工設計，按照有關規程，選取合適的支護方式。在巷道掘進中，要保證巷道的光滑和平整，在爆破時要選取合適的光面爆破，并與錨噴支護方式相結合使用。

第三，錨網索支護形式的優點是可以有效的控制錨桿，并在非錨固巖層間有效的控制變形，在遇到低壓大和支護難的情況下，也可以利用錨網索支護形式，錨網索支護形式的另一特點是可以減少瓦斯的積聚，從而大大降低了巷道掘進中的危險。

第四，在煤礦初次掘進后，巷道通常會產生位移和變形等情況，所以在初次掘進后，在支護技術選取上要注意，一般是在初掘上選取柔性支護結構，后邊選擇剛性的結構，從而可以解決巷道掘進中出現位移變形的問題。

與以上幾種支護技術相比，通過支護體和圍巖再次組合是一種最優的策略，通過在薄弱環節實施這種策略，可以使圍巖的自承能力發揮到極處，從而使圍巖的支護力降到最低處。具體的實施是，在進行巷道開挖之后，首先要對圍巖進行錨網支護，其次再通過巷道的地板來確定最佳的時間，在圍巖薄弱環節進行預應力錨索，使圍巖得到一定的提升，最終達到耦合支護力學的狀態。這種支護的優點就是可以使圍巖的自承能力達到最高限度，并且充分發揮了剛性錨桿支護的能力。

5 提高煤礦掘進技術的應用對策

5.1 建立健全支護監測制度

健全的支護監測制度，可以使井下人員更好的掌握圍巖發展狀態的參數，以及其運動規律和支護方案的實際效果，因此，必須加強對支護系統的監測，以便掌握全面、準確的監測信息，通過分析監測數據，一方面可以對巷道支護的實際情況進行跟蹤，另一方面也可以對圍巖情況進行分析和預測，進而從中尋找安全隱患并及時做出改進，同時，完善的支護監測制度，也可以為支護方案的設計提供重要的實踐依據。

5.2 及時對支護設備維護和更新

近幾年，隨著深部礦開采的日益增多，國家和相關企業投入了很多資金和精力去研發深層支護技術，也涌現出了不少技術成果，但是研究層面和施工層面的脫節，使得新技術在井下掘進區的應用情況不好，尤其是，井下的支護設備老化，資金投入較少，使得新技術無法再井下使用，因此，應該引進新的支護技術的同時，不斷加強支護設備的維護，使支護設備與新支護技術相適應，更好的實現對新技術的應用。

5.3 加強對施工人員的技術培訓

支護應用水平直接關系到企業的生產效率，以及企業的整體經濟效益，因此，應該加大資金的投入和宣傳、對施工人員進行技術培訓，井下工人熟悉應用新的支護技術和支護工藝，并將工藝原理培訓和施工實訓考核相結合，使井下工人的技術水平夠跟上新工藝和新設備的推廣速度。

結語

經過對掘進過程中巷道支護形式及存在問題進行分析，并提出提高掘進質量的措施，同時，結合國內先進的技術經驗，采取先進的巷道支護技術，從而保障煤礦巷道在掘進中的安全。

作者簡介：

劉國武 男 1970年11出生，2010年畢業于黑龍江科技學院煤礦開采技術專業，現工作于新疆龍煤集團富城礦業投資有限公司，主要從事礦山采掘相關技術工作。