淺談礦山開采大斷面巷道支護技術應用

李紅旭

摘 要：近年來伴隨著我們國家礦山產業的興起，各項技術都做了完善更新，礦山通道數量也在逐漸提升，要想更好的迎合開采和通風的目的，對于通道的斷切面也有很大的要求，斷切面過大會導致內部結構不穩定，更大的對管道內部支護裝置產生重力影響。一部分專業人士在對礦山道以及斷切面的研究上做了充分的調查，來利用錨桿更好地對墻體做好支撐，增強錨桿的支撐度，加強內部管道的穩定度，提高安全性能。

關鍵詞：礦山開采大斷面;巷道支護;技術應用

引 言

礦山是國家工業生產的重要能源來源，采礦能源價格低、用途廣，是工業必須的原材料，盡管近幾年環境問題被廣泛關注，礦山資源在國家發展中具有重要的戰略地位不可取代，近十年礦山開采比例逐年增加。我國采礦資源大部分分布在地下，采用地下井開采方式非常普遍，地下開采難度大，且大部分處于地質環境復雜區域。為滿足產能不斷增加的市場需求，礦山巷道掘進效率和巷道支護工程量也需要相應增加，但巷道安全性差、工程難度大且成本高，目前，礦山采礦和掘進機械化程度已經超過30%，生產效率也獲得提升，但是數據對比分析發現，采掘比例僅為1∶3，掘進速度遠遠低于礦采的速度，由此可見大斷面巷道快速掘進技術和方法研究，對于煤炭行業快速發展具有重要意義。

1、大斷面礦山圍巖變形特點

斷面兩側均為礦山，管道內壁硬度低，高度大，對于施工保護有很高的難度，主要是還會有管道開采和挖掘的影響，管道內部松動和變化都很大，這就會導致內部通道產生以下變化：①圍巖周圍松動，固定點產生松動，導致錨桿的固定無法保證。②周圍巖石壁變形程度嚴重，木板距離頂層距離為4厘米和6厘米之間，一般的錨桿不能達到這個高度，要依靠繩索來進行輔助，幫助加固。③管道內部巖石變形，會對礦山通道造成影響，特別是地勢、交錯位置等地方都會容易出現問題。所以我們常選擇10米左右的位置來設置冒頂，高度高于通道兩倍，寬度要盡可能小于。

2、礦山開采大斷面巷道支護技術應用

2.1研究掘進設備之間的匹配性

生產前，技術人員必須對掘進設備及配套設備進行設備匹配性技術評估，包括產能、故障率、參數調整、工序銜接、生產效率方面進行分析計算。根據巖層硬度、地質條件選擇合理的掘進機械參數，根據礦藏價值和特點選擇經濟性好的設備，根據礦山斷面選用合適的設備尺寸和重量。考慮設備的可靠性、穩定新和維護性，尤其是針對易損部位，必須選用市場常用零部件，并配套合理的檢測系統，檢測工作過程的有毒有害氣體含量，預防事故的發生，配置除塵降噪等設備，為操作者作業提供良好的環境。

2.2預留變形，大斷面巷道

據了解有一些礦山是采取了大斷面預留變形的形式來應對巷道的大變形。當巷道圍巖移近量非常大，特別是工作面兩順槽在回采期間需進行多次臥底，于是采用了預留變形、大斷面巷道的設計思路。巷道高度達4.2-4.6米，巷道寬度達4.8-5.0米或者更大，并預留部分底煤以便進行臥底工作。巷道支護形式多為錨網（索）支護，通過加強支護強度和支護范圍來盡量控制巷道的變形。但由于深部礦壓非常大，巷道變形難以抵抗，故采用大斷面巷道只是在巷道變形至影響使用前將工作面推出，如工作面推進較慢或巷道變形量太快、太大仍需對巷道進行處理修護。在巷道初期的支護強度非常關鍵。所以要盡量加大巷道掘進期間的支護強度。在支護參數上可采用高強錨桿（索），恒阻大變形錨桿及錨網索-桁架耦合技術等。

2.3技術質量要求

錨索施工可以與迎頭施工同時進行，巖石較硬，巖石層較為完整時，錨索距離迎頭為6m-8m。巖性差，頂板巖石破碎或錨桿生根在炭質泥巖等軟巖中時，錨索必須緊跟迎頭。錨索施工時，必須保證錨索生根在穩定巖石段不少于2m，否則必須加長錨索長度。錨桿外露長度：露出螺母10mm-50mm;錨索露出鎖具長度為300mm，允許偏差0mm--100mm。錨桿螺母扭矩力不小于140N·m，錨桿抗拔力不小于80kN/根，錨索預應力不小于160kN/根。噴射均勻，噴漿后噴漿表面無裂縫、蜂窩、孔洞、露筋、穿裙、赤腳現象，基本飽滿密實，無明顯凸凹現象。噴漿表面平整度不大于50mm（1m?范圍內）。

2.4采用機械化作業線使用機械化方式進行開采

可以選擇最新型的開采機器進行挖掘，新引進的設備主要對材質過軟或者半礦山的地形進行開采，運輸，挖掘，做一系列的運輸工作。運輸機器以及錨桿保護裝置的工作主要是，輔助礦山通道有更好的安全性能，幫助將礦山順利運出。通過無軌液壓進行運輸，方便工作人員操作，并且運輸起來更加的便捷迅速，能夠循環利用，工作效率高，符合礦山地下復雜的情況，對于坡度過高的地形，也可以順利的進行爬行。在工作中如遇到阻礙，還會進行剎車，有更好的穩定性。車的結構主要是依靠鋼鐵焊接，有很強的穩定性，可以更好的承載多樣的礦山，在裝卸中有更快的工作效率。使用這樣的運輸裝置可以更快的進行運輸，方便了人們工作，增強了工作效率，減少了資金的投入。幫助人們解決了運輸困難，可以更快的進行礦山的挖掘，也保護了人們的生命安全。

2.5優化巷道支護參數減少支架保護的時間

根據相關研究表示，為了更好的進行周圍巖石壁的保護，可以選用強度過高的錨桿進行維護。例如，現在最適合使用鳥窩錨索進行保護。具體數據如下，第1種類型為：長為12米，直徑為1.524厘米。兩錨索間距為200厘米×100厘米，選擇的底層托盤為30厘米×30厘米×1厘米的圓形托盤。頂部選擇的間距為每一排三根，每一根間距一米。當壓力逐漸降低后，可以改變錨索保護措施的尺寸長度。改變后的類型為：頂部選擇高強度的錨桿，直徑為兩厘米，長度為240厘米。錨桿選擇高強度的應力，將過去間距全部調整增大200厘米。底部托盤全部換為15厘米×15厘米×0.8厘米，對于鋼帶的托盤調整為30cm×30cm×0.375cm。

2.6支護工藝優化

礦山掘進質量與效率和支護互相配合和制約，巷道支護問題相對復雜，尤其是在不同的巖層環境中，錨桿安裝后對圍巖提供顯著的軸向和橫向的支護阻力，避免巖體松動和塑性松動圈的增大，并恢復開挖巖體表面的平衡受力狀態，達到圍巖穩定的效果。目前數值分析技術已經比較成熟，將不同的礦山斷面進行仿真，數值仿真計算地質材料在達到強度極限或屈服極限時發生破壞或塑性流動的非線性力學行為，尤其是彈塑性分析、大變形分析及地下工程施工等領域均具有其獨特的優點。

2.7合理安排各工序平行作業

合理安排各個工序，首先對不同的工序分析，巷道支護工作占據快速掘進一半以上的工時，錨桿、錨網等聯合支護形式技術相當成熟，但不能和掘進機并行工作，制約巷道綜合掘進速度，因此采用了滯后迎頭一段距離的弱化支護技術以縮短支護時間，滯后安裝的錨桿是在掘進機后面完成的，不耽誤掘進機的工作，大大減少永久支護占用時間，提高了工作效率，實現了機械設備前后平行作業。

結 語

隨著巷道寬度的增加，巷道圍巖塑性區范圍不斷擴大，巷道兩幫的移近量變化緩慢，但頂板沉降明顯增大，最大變形出現在采礦層頂板中部位置，巷道寬度變化對頂板穩定性影響較大。對于厚頂礦大斷面巷道，通過采取高預應力錨桿索支護方式并適當提高頂板支護密度，可以對淺部圍巖施加更大壓應力，更好的實現預應力擴散，控制頂板沉降，保持錨固區圍巖穩定性。

參考文獻

[1] 李志全.厚煤層分層開采回采巷道布置及支護研究[J].能源技術與管理，2018，43（06）：51-53.

[2] 溫振華.特厚煤層大斷面巷道窄煤柱護巷圍巖控制技術[J].江西煤炭科技，2018（04）：57-60.