煤礦深部開采巷道支護設計研究

趙豐

（山西煤炭運銷集團四通煤業有限公司，山西 臨汾041000）

1 引言

為了使煤礦深部巷道開采能夠有序的開展，進行必要的巷道支護設計有著非常關鍵性的作用。深入分析和研究煤礦深部巷道支護設計方案，可以使企業的管理人員能夠充分地了解煤礦具體情況，切實提升資源利用率。因此，本文重點分析煤礦深部巷道支護設計的實際情況，提升設計水平，最終可以促進煤礦開采領域的高速發展。

2 煤礦深部開采巷道支護設計的重要意義

深入研究煤礦深部開采巷道支護設計，可以更好地實現煤礦內部各項資源的有效利用，同時能夠有效地改善生態環境質量。在巷道開采的階段中，設計人員需要進入到施工現場對整體的煤礦巖土情況進行了解，從而在設計階段能夠把巖體三箱應力轉變為雙向應力，確保煤礦深部的能量能夠有效釋放，減少應力對結構產生受力的不利影響。在煤礦深部開采中，結構中的壓力和施工應力會受到壓力的影響，會導致巖土破裂的現象。因為對開采巷道支護設計進行研究，對提升整體深部結構的承載力有積極作用，巷道施工環節，設計人員需要進入到現場了解煤礦深部巖土的具體狀況，將巖體三向應力直接轉化成為兩向應力，確保煤礦深部的能量能夠有效釋放，避免給內部的圍巖結構造成不良的影響。煤礦深部巷道受到結構內部空間的壓力與施工等問題的影響，會導致巖體出現破裂的問題，無法保證現場施工進度。因此，煤礦深部開采巷道支護設計人員應該采取必要的措施來提高承載性能，避免在開采中出現裂縫的問題【1】。

3 煤礦深部巷道支護破壞形式

在實踐過程中，煤礦深部巷道支護破壞形式主要是由于項目地質不同，存在很多種形式，以下對這些形式進行分析。

3.1 巷道圍巖變形量大

煤礦深部巷道破壞問題出現的主要原因就是巷道周邊土地結構存在破裂的危害，如果存在破壞嚴重的情況，會導致非線性變形問題的出現，煤礦深部資源無法有效地開采和應用。煤礦深部巷道周邊分布著大量的巖體材料，如果不能有效地處理，會導致周邊巖體損壞比較嚴重，導致巖體變形量過大，最終造成巨大的事故問題。為了能夠有效地緩解煤礦深部巷道的變形問題，一般需要應用錨柱支護的結構形式，在航道周邊區域設計錨柱結構，可以避免周邊巖體變形，具備較高的承載性能。

3.2 錨桿失穩

在煤礦深部開采巷道支護設計環節，設計人員根據實際情況應用錨桿、錨索聯合使用的方式，其可以有效地預防巷道周邊巖體損壞的情況。在具體操作環節，為了確保錨桿、錨索的應用性能得到提升，設計人員要選擇合適的錨桿與錨索支護技術參數，提升其結構強度性能。如果煤礦深部巷道破裂的范圍比較大，而錨桿、錨索支護性能比較差，就會導致安全事故的發生，造成巨大的損失。煤礦深部巷道支護結構損壞很多都是因為錨桿支護效果較差，進而導致周邊巖體脫落的問題，錨索、錨桿支護性能難以達標，支護效果無法發揮出來。

3.3 巷道底鼓損壞

煤礦深部巷道開采施工環節，因為巷道底部位置通常不會設置支護結構形式，在底部應力集中的情況下，會導致結構損壞嚴重的情況，開采工作難以順利進行。巷道底鼓是進行煤礦深部巷道開采的關鍵性位置，一般而言，如果巷道和工作面距離在100m的情況下，會導致巷道底鼓問題的存在。在開采實施環節，如果不能有效地處理上述問題，會造成掘起后底的情況發生，嚴重影響開采工作的效率和質量，還會大大縮短巷道使用年限。因此，煤礦深部巷道設計工作人員在設計時，要結合實際情況采取必要的預防處理措施，進行必要的底部預防處理，消除底鼓的問題【2】。

4 煤礦深部開采巷道支護設計實例分析

4.1 工程概況

某煤礦企業處在我國西部地區中，開采深度可以達到1 100m左右，在具體開采環節，某地區域內的巷道損壞極為嚴重，在開采范圍內巷道需要進行每年3次的維修。因為整個開采范圍內，變電所供電無法達到正常使用的需要，嚴重阻礙了深部巷道開采工作，同時也會導致支護安全無法保證。為了消除這些問題，煤礦開采單位在逐步進行新掘巷道施工環節，要進行巷道斷面優化配置，一般確定為寬度3.8m、高3.6m。因為巷道位置上的穩定性無法達標，工作人員應該進行必要的維護與管理，可以改善原有拱形結構形式，應用三心拱或半圓拱型的結構形式。斷面優化環節，設計人員要加強高度尺寸控制，保證在3.5m以上。

為了能夠全面提高支護的安全性，避免過多維修，煤礦單位應該選擇使用高質量的支護施工材料，可以大大提升支護結構的性能。因為煤礦深部巷道開采周邊巖體結構變形比較嚴重，設計人員在明確設計方案的過程中，應該合理選擇支護結構形式，并且應用高性價比的支護施工材料，以提升資源的利用率。此外，施工材料應該使用統一性的，可以大大提升結構的穩定性。一旦發現存在任何支護損壞的情況，及時與生產廠家聯系，并且及時采取必要的措施以提升結構性能【3，4】。

4.2 支護與斷面設計

錨桿、錨索等支護方式是煤礦深部巷道開采常用的方式，通過應用這種支護方式能夠提升整體的結構能力。在具體施工中，針對損壞嚴重的位置，則可以采用鋼絲網、鋼筋梯子梁等形式對其進行支護。同時，還可以采用泥漿注入的方式在巷道周邊區域防護。

通常，錨桿需要選擇使用左旋螺紋錨桿材料，其長度在2 300mm、直徑為23mm，錨索長為6 200mm。錨桿間隔距離一般以850mm×1 100mm為宜，錨索間距與排距控制在1 700mm×2 100mm為宜。錨桿托盤通常需要應用350mm×450mm×9mm的鋼板來制作支護結構，可以全面提升護頂效果，錨索托盤應用的是長380mm的U18型鋼材料進行制作，需要把鋼筋梁和金屬網來進行護頂施工，然后進行噴漿操作，并且要嚴格控制噴漿施工厚度。

從工程的實踐經驗分析可以發現，煤礦深部巷道開采環節，進行必要的巷道斷面優化配置，可以提升開采工作效率和質量。從斷面的具體情況分析可以發現，進行必要的優化，可以使內部結構應力更加均勻，使巷道承載性能得到有效的提升。巷道底角需要設置弧形的結構形式，要隨時監測周邊巷道內部應力變化情況。本次的煤礦深部巷道開采環節，采用優化斷面的形式，可以大大降低結構的剪切應力，底鼓問題也得到有效的緩解，綜合效果比較好。

4.3 實驗結論

為了能夠全面提升結果的正確性，在煤礦生產單位設計中確定為弧形底角的巷道斷面結構形式。在運輸環節，可以將巷道斷面確定為直角形。在本次煤礦的開采過程中，因為巷道支護參數和方式比較明確，進行周邊巖體結構變形數據的監測，可以使最終結果更加準確。具體的數據詳見表1。

表1 煤礦深部巷道巖體變形情況

煤礦深部開采巷道周邊巖體結構出現損壞的主要原因就是支護損壞，為了能夠全面提升支護結構性能，設計人員要充分了解巷道周邊巖體結構的變形量，適當地增加錨桿長度尺寸。此外，還應該將巷道底部設置為弧形底角的形式，從而避免應力集中的問題出現，消除底鼓問題，確保巷道更加安全和穩定【5】。

5 結語

綜上所述，深入研究煤礦深部巷道開采設計方式，可以提升開采的工作效率和質量，使開采工作順利進行，可以全面提升經濟效益和社會效益，促進我國煤礦開采領域的高速發展，推動社會進步。