煤礦掘進巷道支護設計分析

（山西凌志達煤業有限公司 山西 046600）

在礦井內，由于施工難度比較大，施工環境比較復雜，所以巷道在掘進的過程中受到多方面因素的影響，比如說地質構造的影響、采動壓力的影響等等，施工巷道的頂板經常會出現破碎等一些不良的現象，對施工造成一些嚴重的影響，使得施工的難度不斷的增加。如果說煤礦設計部門在進行巷道設計的過程當中，沒有選擇合適的方式，也沒有參考合理的數據，那么很容易在施工的過程當中造成嚴重的安全事故。支護設計在一般情況下，需要選擇合適的支護參數，工藝以及合理施工方式，為了確保煤礦掘進巷道安全的進行施工，要提高巷道頂板支護工作的質量水平，對在施工過程當中出現的支護問題進行分析研究，并且采取有效的措施解決這些問題。

1.煤礦掘進巷道支護參數分析

(1)斷面形狀選擇

煤礦巷道的形態存在著很大的差異，我國采取的形態方式，一般情況下是矩形的形態巷道、梯形的形態巷道、拱形的形態巷道。這些巷道在形態上存在著較大的差異。但是從具體的使用角度來看，他們都存在著一定的缺點，但是同時也有一定的優點。如果在具體的施工工作當中，施工巷道頂板的壓力在不斷加大的情況下，那么和使用拱形的巷道形態進行對比，矩形或者是梯形相對來說，具有更加有效的承壓能力。但是很顯然，拱形巷道頂板非常容易出現破碎的現象，并且維護工作時間也比較長，面對的困難挑戰也比較多，巷道施工技術難度比較大，需要完成的施工工作也非常繁瑣，對采掘工作開展有較大的影響。因此，在具體開展工作的過程中，巷道在進行設計施工時，應該根據實際的情況，比如說存在的頂板的壓力，復雜的巷道構造，采動壓力等多方面的因素綜合來進行考慮，選擇更加適合的巷道形態，進行有效的支護方法，只有這樣才能進一步提高巷道掘進工作的效率，同時保證安全施工。巷道的設計圖如圖1。

圖1

(2)支護時間選擇

巷道掘進工作完全完成后易受到破壞，主要是各種不同的應力所產生的破壞作用，巷道的圍巖呈現出來塑性的狀態，同時巷道圍巖還受到不同方向所產生的應力作用影響，因此非常容易出現變形的狀況或是頂板破碎現象，以及頂板下沉，斷裂等等，這些現象在巷道中所產生的切向應力造成重大影響，而徑向應力相對來說比較小。因此，在巷道的掘進工作完成后，一旦出現了應力壓力影響的高峰時期，必須要加強施工巷道進行維護，在恰當的時間內采取合理有效的措施進行支護，才能夠確保在高峰時期降低巷道所承受的壓力，減少對于施工巷道呈現出來的破壞程度，有效的提高巷道所具備的安全穩定作用。

(3)巷道支護參數選擇

巷道掘進施工過程中，要選擇合理科學的施工參數和工藝方法，這有利于提高巷道掘進工作的最終效果，有利于提高巷道圍巖的穩定性。一般情況下，支護的參數應該和巷道的實際狀況相符合，確保合理的支護參數，能夠滿足相當量通風的需求以及變形速率，還有經濟效益方面的需求。圖2是具體的支護設計情景。

圖2

2.煤礦掘進巷道支護方式分類以及使用條件分析

(1)棚式支護方式

所謂的棚式的支護方式，主要指的是在上個世紀90年代形成的，根據不同的結構材料以及不同的棚式支護，可以劃分為混凝土結構棚式支護，以及鋼筋混凝土鋼架結構棚式支護，包括金屬支架結構棚式支護。當前我國煤礦的技術水平在應用的過程當中也得到了發展和進步。傳統的混凝土結構和鋼筋混凝土結構棚式支護已經不符合當前時代需求，逐漸被淘汰，而金屬的支架結構本身就具有一定的剛性和韌性，操作起來相對簡單，架設的過程也較方便，在煤礦當中都得到了廣泛的應用。但是金屬支架結構棚式支護成本最終耗費的資金費用較高，并且在一些特殊的地段，比如大傾角斜井，或者是一些地質條件比較復雜的地區應用顯示出來的最終的效果相對不明顯。

(2)注漿加固方式

在破碎的煤層開拓巷道，注漿支護應用的范圍相對來說較廣泛，注漿的支護施工主要利用高壓注漿泵對施工的超前注漿鉆孔注射凝固液，從而確保巷道周邊存在的破碎的圍巖膠結力度，采取這一措施主要的原因就在于可以打破原巖應力的巖石重新進行應力方面的分布，從而可以使得原巖的應力可以達到分布平衡的效果，采用注漿支護的方式，還可以有效的提高圍巖所具備的具體的承載的能力，最終能夠起到很好的支護效果。

(3)復合支護方式

所謂的復合支護方式，主要指的是在具體的施工過程中，需要采用兩種或兩種以上支護方式，聯合起來對圍巖進行支護施工。目前在煤礦施工的過程中，最常見的復合支護方式，有錨桿加上錨索吊棚聯合支護的方式，還有錨桿和錨索加上鋼棚的聯合支護方式等。聯合支護方式可以使支護的效果得到有效的提高，與此同時更加可以實現不同支護方式彼此之間優勢互補。但是因為在具體的施工過程當中開展復合支護的費用耗材較高，資金利用率也比較小，勞動強度相對來說比較大，并且不同的支護方式還存在一定的匹配問題，因此巷道在進行掘進施工期間，應該根據實際工作情況，選擇合理的復合支護方式，確保所使用的復合支護方式真正的起到作用，達到最初設計及預期效果。

3.煤礦巷道掘進存在的問題以及對策措施

煤礦巷道支護問題，在當前煤礦生產過程當中是一個至關重要的環節，也是比較突出的問題，并且解決這一問題的難度較大，掘進巷道施工難度也在不斷地加大，巷道掘進支護的問題在具體的施工工程中，主要表現在以下幾個方面：第一，巷道圍巖的表面所展現出來的膠結力度比較差，容易受到施工擾動壓力，以及構造應力的影響，最終導致巷道的周邊容易出現變形，或者是破碎等現象；第二，圍巖的應力和變形也容易導致軟巖巷道受到不同程度的破壞。因此，在具體的軟巖巷道掘進的過程當中，需要采用復合支護工藝措施，因為單一的支護措施根本無法滿足煤礦安全生產需求，一定要根據實際的情況來選擇合理科學有效的支護方法措施和施工工藝。

對于掘進的巷道進行有效的應力方面的控制，那么必須要做到對外部應力以及內部的應力重新進行分布，同時還需要采取有針對性的措施對巷道的應力進行重新優化。通過科學合理有效的應用措施，從而設計掘進巷道具體形態性狀包括存在的斷面的規格，對于巷道圍巖的應力狀態也需要及時的展開優化布局，目的是可以通過這種方式及時的控制巷道圍巖存在的變形狀況以及應力分布的狀況。對掘進巷道支護存在的問題進行優化改進的過程中，同時對于煤礦礦山地質結構數據信息合理的分析判斷提出具體的施工方式方法，根據分析結果選擇更加合理的巷道支護的方式。在掘進巷道的工作過程中，針對其中存在的一些薄弱環節，應該進一步的加強支護施工力度，進一步加強巷道圍巖表面所產生的約束力度，盡量的避免破碎帶向縱深的方向發展，提高圍巖承載的能力，與此同時，盡量減少對周邊圍巖的破壞程度，保障圍巖周邊以及圍巖的整體都具有較強的穩定性，盡量使周邊的巖層更加平滑，避免出現應力過度集中的現象，科學合理的使用復合巷道支護方式，增強掘進巷道的支護強度，防止掘進巷道支護工作出現過度變形現象。

4.結束語

隨著當前我國煤礦產業的不斷發展，以及對煤炭產量需要的不斷增加，煤礦生產也在不斷的拓展和延伸，巷道在掘進的過程中面對更加復雜的地質條件，圍巖受到了外部壓力的影響，出現變形或者是破碎的現象，不僅使巷道圍巖的掘進效率降低，而且還會影響煤礦企業安全生產。因此在生產工作中，要采取科學有效的支護工藝和施工措施，選擇科學的支護參數，及時發現存在的問題，采取更加合理有效的施工措施，才能達到巷道圍巖支護時預期效果，避免因支護工作不合理而出現煤礦企業安全隱患。