煤礦巷道支護技術研究

盧斌

摘? 要：隨著我國社會經濟的飛速發展，對能源的需求日益增加，煤炭作為傳統能源的重要種類，在我國能源結構中占有重要的比例，煤礦開采量巨大。長期的巨量開采，煤礦開采深度、廣度不斷增加，使得巷道支護的難度系數也在不斷上升，這對煤礦巷道支護工作及支護技術提出了更高的要求。該文簡要闡述了煤礦巷道的支護原理，在此基礎上，對煤礦巷道支護技術的應用與發展進行了探討，分別就砌碹支護技術、棚式支架技術、錨桿支護技術以及復合支護技術進行了較為詳細的分析論述。

關鍵詞：巷道支護? 支護技術? 煤礦巷道

中圖分類號：TD353? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）02（c）-0067-02

巷道支護對煤礦開采至關重要，是確保煤礦開采作業安全、順利進行的關鍵環節。就目前而言，有關煤礦巷道支護的理論與相關技術應用研究取得很多成果，該文就當前主流的煤礦巷道支護技術進行一些探討，以期能夠為相關工作提供一些參考。

1? 煤礦巷道支護原理

就煤礦開采而言，實際是對礦產資源所在地質穩定條件的一種破壞，根據地質條件的復雜程度，被破壞后要想獲得穩定的巷道圍巖結構，必須要采取相應的措施對巷道進行支護，使巷道圍巖與支護體系成為一個整體，控制圍巖變形，重新形成一種新的穩定結構。隨著巷道支護理論的不斷推陳出新，巷道支護技術也取得了不斷的進步。就支護理論而言，聯合支護理論、圍巖強度強化理論、松動圈支護理論、新奧法支護理論等從不同的理論視角就巷道支護進行了研究，并由此形成了各種巷道支護技術。而在技術應用層面，砌碹支護技術、棚式支架技術、錨桿支護技術、錨噴支護技術、注漿加固技術以及復合支護技術等，針對不同的應用條件具有各自的應用優勢，其中，錨桿支護是當前應用較為廣泛的一種煤礦巷道支護技術。

2? 煤礦巷道支護技術的應用與發展

2.1 砌碹支護技術

砌碹支護技術是煤礦巷道支護中早期應用較為廣泛的一種支護方式。砌碹支護技術屬于剛性支護技術，所用原料多為石材，因此也叫石材支護。砌碹支護種類多樣，根據所用材料的不同，可分為料石支護、混凝土支護、鋼筋混凝土支護等。砌碹支護具有施工簡便、操作簡單等優點，但其缺點也很明顯：一是需要養護時間，不能立刻產生支撐力;二是施工的人員勞動強度大，無法機械化作業，施工速度慢，對快速掘進具有較大影響;三是需要增加臨時支護，綜合效率比較低。砌碹支護的這些缺點在很大程度上限制了其應用范圍，但其技術應用在很多特定形勢下仍具有較強的適用性，如圍巖破碎較為嚴重或不穩定的巷道地段、巷道大面積淋水或局部涌水、存在化學腐蝕的巷道地段等。砌碹支護形式堅固耐用、防火防水，在中、小礦井中，或在其他支護不適合的地質條件下采用，具有良好的應用效果。在料石砌碹巷道的穩定性研究方面，相關結果表明，拱頂易受拉最先破壞，巷道跨度增大時，拱頂傳遞到兩直墻的載荷超過直墻極限承載能力，直墻將先于拱頂受壓破壞;影響碹體穩定的因素有巷道的跨度、直墻厚度、料石強度和頂板對碹體載荷分布狀態。

2.2 棚式支架技術

棚式支架技術在20世紀90年代曾是我國煤礦巷道支護的重要的技術形式之一，應用廣泛。按照支架材料的不同，棚式支架技術可以分為鋼筋混凝土支架支護、金屬支架支護、木支架支護等。其中，金屬支架由于在安裝時更為簡便，是棚式支架支護技術中應用最為廣泛的一種形式。棚式支架支護也是屬于剛性支護技術的一種，且與巷道表面接觸較少，在巷道圍巖變形嚴重或是結構較為復雜的情況下，應用效果并不理想，存在初撐力不足、不具備主動支撐頂板的能力、無法防止巷道頂板早期離層等缺陷，目前已經逐漸被應用效果更好的錨桿支護技術所取代，其應用更多地出現在需要聯合支護或是復合支護的巷道支護條件下。而相關研究表明，U型鋼棚式支護失效原因主要為：支架與圍巖接觸不均勻、支架強度低、支架本身的結構不穩定等。

2.3 錨桿支護技術

錨桿支護技術是目前應用廣泛的一種巷道支護技術，其借助了錨桿的加固特性，增強了巷道圍巖的相對強度，使其內部結構的穩定性得以提升，能夠有效控制巷道圍巖的變形程度。與傳統的棚式支架相比，錨桿支護具有主動加固巷道面板巖層的能力，當巖層受外力作用或是發生分化時，錨桿支護的承載作用不會發生變化，支護的安全性更高。基于錨桿支護更為先進的技術性能，其應用受到更為廣泛的關注，相關的研究較為豐富，就不同錨桿支護方式下強頂弱幫巷道的穩定性來說，通過合理選擇錨桿參數將頂、幫錨固體聯接成整體錨固結構，可克服常規錨固結構存在角部薄弱環節的缺陷，增強頂、幫、角錨固結構在深部圍巖的疊加效應，使巷道圍巖的穩定性得以提升。就高強錨桿預緊力影響因素明來說，錨桿預緊扭矩影響最大，錨桿與螺母之間、螺母與墊圈之間的摩擦力次之。錨桿安裝預緊扭矩與錨桿預緊力呈正比線性關系，增大錨桿安裝預緊扭矩能夠明顯提高錨桿預緊力;錨桿直徑越小，相同的預緊扭矩轉化的預緊力越大。

2.4 復合支護技術

在實際的巷道掘進中，很多情況下采用單一的支護技術并不能完全解決巷道支護中存在的所有問題，而且單一的支護技術總有其局限性，因此，將多種單獨的支護技術結合起來解決巷道中存在的各類支護問題，就形成了一種專門的支護技術，即復合支護技術。復合支護技術在實踐應用中范圍更加廣泛，集合各種支護技術的優點能夠解決巷道支護中存在的多種問題，支護效率更高，效果更好。在實踐研究中，針對神東公司寸草塔二礦的煤巖層地質特征，在該礦主斜井延伸段上下山巷道交岔點使用了礦用U型鋼棚+砌碹支護的復合支護技術，取得了良好的效益。在軟巖大變形巷道支護技術的應用研究中，采用了錨噴-砌碹相結合的復合支護技術。支護后的巷道變形得到了良好的控制，混凝土噴層未出現裂縫，，圍巖變形速度迅速減小;錨噴10d后圍巖變形基本穩定，此時進行二次砌碹支護效果最好，可以保證巷道的長期穩定。

復合支護技術雖然具有諸多優點，但是對于一些問題較為單一的煤礦巷道，卻并不是完全適用，太過復雜的技術設計，有時反而不利于巷道支護的實際。此外，考慮到復合支護技術相較于單一的支護技術成本更高，實施難度更大，在實際運用過程中，還需要結合具體情況進行斟酌以確定最佳的技術方案。

3? 結語

總體來說，隨著煤礦資源開采時間的不斷增加，煤礦開采的條件變得越來越復雜，巷道支護面臨的各種問題也不斷增多，難度系數不斷增大。各種巷道支護技術都具有自身的局限性，同時也具有獨特的優點，在實踐應用中，如何選擇巷道支護技術，還要從實際出發，綜合考慮其技術性能、經濟性等指標，適合的就是最好的。

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