煤礦采煤掘進中高強支護技術應用

（神達晉保煤業(yè)有限公司 山西 036600）

前言

最近這些年，高強支護技術在煤礦開采工作中得到了廣泛地應用，并且也取得了很好的使用效果，該項技術在煤礦安全生產(chǎn)中發(fā)揮了保障性作用，并且也提升了煤礦的產(chǎn)量，是決定煤礦企業(yè)都能夠按時完成作業(yè)量的關鍵技術。所以，相關技術人員在未來的發(fā)展中，需要加大高強支護技術的探索以及創(chuàng)新力度，對其進一步加以優(yōu)化，使其能夠成為煤礦企業(yè)發(fā)展過程中的技術支撐，這樣一來也能夠為推動我國的經(jīng)濟建設奠定良好的基礎。

1.煤礦采煤掘進工作中高強支護技術的應用原理

高強支護在煤礦采煤掘進工作中主要是對煤礦巷道的分析，主動支護方法價值的體現(xiàn)，需要通過改變懸吊原理的使用形式來實現(xiàn)，以此來有效強化對煤礦巷道的保護效果。其中，錨桿是懸吊的關鍵，要想改變錨桿的承載能力和錨固效果，就需要改變錨桿的長度、直徑以及力度。借助標準錨桿間的排距作用，以巷道支護強度為基礎內容，選用合理的支護參數(shù)，以此來傳遞巷道各方的預應力。高強支護通常情況下在巷道的頂部位置，其具有可以主動承載預應力的作用，以此來實現(xiàn)對巷道的加固[1]。并且，使用聯(lián)合支護的方法，能夠優(yōu)化巷道部分的變形量，從而為巷道的安全性提供可靠的保障。

2.煤礦采煤掘進工作中高強支護技術的應用類型

(1)噴射混凝土支護技術

噴射混凝土支護技術的使用需要以高強度的支護為關鍵，通過使用多種混凝土來強化巷道的支護效果。在實踐的過程中，主要用到的有干式噴射混凝土、濕式噴射混凝土以及水泥裹沙噴射混凝土等方法，在實際使用上述方法的過程中，需要以人工或者機械的方法來完成混凝土、速凝劑以及水泥的攪拌工作，從而在噴砂機的噴射嘴將混合料和水按照合理的比例使其混合均勻，之后將其用在礦井巷道圍巖墻壁的噴射中，使其能夠在巷道圍巖處形成支護體。水泥裹砂噴射混凝土支護方式作為一種新興的支護方法，需要借助水泥來對砂粒進行包裹，再用壓縮法或者是泵送法來從噴射嘴中噴出混合料，從而實現(xiàn)高強度的巷道圍巖支護[2]。

(2)光爆錨噴支護技術

在煤礦采煤掘進中，使用光爆錨噴支護技術的時候應該合理設置光爆錨噴網(wǎng)的參數(shù)，具體包括炸藥用量、不耦合系數(shù)、實際裝藥的結構、最小抵抗線以及炮孔間距數(shù)值等等。在確保光爆錨噴的各項系數(shù)得以有效把控的基礎之上，才能夠為充分保障巷道的支護效果提供良好的環(huán)境，這樣一來也能夠起到加強采煤掘進安全性的作用。光爆錨噴技術的具體使用原理如下：主要是為了能夠充分將錨桿的懸吊作用充分發(fā)揮出來，在圍巖周邊的較深位置處，使礦井巷道中的光爆錨噴網(wǎng)形成特定面積的加固拱，從而起到加強圍巖補強效果的作用，以此來有效提升巷道深部圍巖的穩(wěn)定性[3]。與此同時，還可以充分發(fā)揮出組合梁的功能，其不僅能夠有效改變圍巖的應力環(huán)境，同時還能夠加強巷道頂板荷載和底板荷載，起到控制圍巖的變形程度和圍巖松動程度的作用，起到支護作用。光爆錨噴技術的使用，不僅適用范圍較廣，同時其安全性也相對較強，能夠在花費較少的成本的基礎之上，起到很好的巷道圍巖支護作用。

(3)聯(lián)合支護技術

在煤礦采煤掘進工作中，聯(lián)合支護技術的應用范圍相對比較廣泛，就以支架U型鋼而言，其具有可伸縮性特點，通過將其和錨背支護方法有效結合起來，能夠形成高強度的聯(lián)合支護體。聯(lián)合支護技術的合理運用，能夠在一定程度上對噴射混凝土支護技術的不足支護予以補充，借助較高的支護強度以及較低的成本，規(guī)避可能出現(xiàn)的松動或變形現(xiàn)象。就錨梁網(wǎng)的聯(lián)合支護技術而言，煤礦采掘工作的開展主要是以光面爆破為主要技術來實施的，初噴以及打錨孔等各個環(huán)節(jié)的工作的開展，能夠為確保鋼梁、錨桿以及鋼絲網(wǎng)支護作業(yè)的安全性提供可靠的條件。此外，使用噴射混凝土的方法來再次完成錨梁網(wǎng)的加固工作，從而強化支護效果。聯(lián)合支護技術的使用能夠將噴射混凝土支護技術和其他技術有效結合起來，通過使用鋼筋網(wǎng)、木材以及混凝土等材料以及U型可伸縮支架，能夠實現(xiàn)內部與外部支護結構的充分融合，從而起到加強煤礦井支護作業(yè)安全性的作用，為采煤工作的開展提供良好條件。

3.高強支護技術在煤礦采煤掘進中的應用要點

(1)選擇使用“錨網(wǎng)索+底板卸壓槽+底角注漿錨桿”支護

①需要在頂板位置上打設錨索，借助錨索的作用，對于淺部圍巖來說，深度穩(wěn)定圍巖能夠對其充分發(fā)揮出限制作用，從而使深部頂板圍巖和淺部頂板圍巖之間的相互牽制性作用得以體現(xiàn)，使其能夠形成協(xié)同變形體系，如此一來，不僅能夠限制頂板淺部圍巖的變形破壞作用，同時還能夠對淺部圍巖的應力環(huán)境予以改善，以此將單軸應力狀態(tài)轉化為三軸應力狀態(tài)，實現(xiàn)了對淺部圍巖位置處高應力的轉移，為確保淺部圍巖的穩(wěn)定性發(fā)揮了非常關鍵的作用。②應該在兩幫和頂板位置處打設錨桿，從而有效強化了淺部圍巖和錨桿所形成的支護結構的范圍。存在于頂板錨桿和錨索之間的兩個支護殼體，其能夠對頂板圍巖的應力條件起到很好地優(yōu)化作用，從而達到增強頂板支護效果的作用。巷道兩幫錨桿長度可以為2400mm，以此來將錨桿對于兩幫的支護限制作用充分發(fā)揮出來。③應該將注漿錨桿打設在巷道的兩個底角位置。由于膨脹性軟巖在巷道底板處比較多，其在水的作用下會影響到整個巷道的穩(wěn)定性，面對這種現(xiàn)象，就需要在開展設計工作的時候，通過在兩底角的位置處搭設注漿錨桿來予以改善，這種方法的使用能夠對底板圍巖的變形破裂縫隙起到封堵的作用，從而在提升巷道底板圍巖整體性能的同時，還能夠增強圍巖的承載能力。④將底板卸壓槽設計在底板中，能夠通過這種方法為巷道圍巖底板變形現(xiàn)象留出足夠的變形空間，將較高的底板應力充分釋放出來，同時在能夠在巷道的底板處形成“弱結構”，這種結構可以有效吸收圍巖的變形量，并且很好地控制應力的釋放，對圍巖應力場的分布予以改善，將巷道底板的應力峰值向圍巖深部轉移，控制巷道底板的應力在合理的范圍內，以此來有效保護巷道底板。

(2)選擇使用“錨網(wǎng)索噴+局部注漿加強”的支護方案

圖1 “錨網(wǎng)索噴+局部注漿加強”返修支護圖

借助錨索、錨桿以及注漿等方法，能夠全面加固掘進過程中形成的破碎圍巖，并且有效改善淺部圍巖的應力狀態(tài)，較好地抑制圍巖塑形區(qū)域的發(fā)展速度。通過觀察深部掘進巷道的實際支護情況可以得知，在巷道的拱頂、底角以及拱頂連接處和直墻的位置，巷道穩(wěn)定性控制具有一定的敏感性，因此，在設計時需要用到局部注漿加強和高阻錨索深錨補強的方法來對塑性區(qū)域中出現(xiàn)的局部畸形現(xiàn)象進行全面控制，以此來有效確保塑性區(qū)域范圍中圍巖的穩(wěn)定性，以免使塑性區(qū)域處于惡性擴展的狀態(tài)，如圖1所示為“錨網(wǎng)索噴+局部注漿加強”返修支護圖。

(3)持續(xù)不斷提升掘進支護人員的總體素質水平

面對目前掘進支護人員整體素質不高的現(xiàn)象，應該持續(xù)加大對支護施工人員培訓工作的力度。充分結合掘進支護部門的實際情況來拓展培訓內容和培訓方式。適當降低傳統(tǒng)理論培訓工作的占比，增加實踐培訓。在實踐培訓中，可以讓掘進支護人員參觀具體工程項目的開展，也可以結合“以干帶訓”的方法，實現(xiàn)對掘進支護施工人員乃至上級部門的實踐鍛煉，以便能夠更直觀地提升培訓效果。另外，要落實考核工作的方式，確保培訓人員能夠更積極、主動地參與到培訓工作中。借助考核結果也便于查找培訓工作中的不足，以此來更好地提升培訓質量。煤礦企業(yè)掘進支護部門在實際開展培訓工作的過程中，需要充分運用互聯(lián)網(wǎng)技術，和培訓工作相結合，使培訓工作進入到企業(yè)內部職工的日常工作和生活中，運用職工喜聞樂見的方法來開展培訓工作，以此來有效提升培訓效果。

4.結束語

總之，全面落實煤礦掘進環(huán)節(jié)的支護工作，在確保煤礦巷道支護效果方面作用明顯，但是，從目前具體的支護實踐看來，其中仍然存在著很多問題，因此，在掘進支護環(huán)節(jié)煤礦企業(yè)應該充分認識到目前存在于掘進支護中的問題，并且要充分考慮到煤礦深度開采過程中的支護對象特點和支護方法，結合深部巖石支護力學機制，采取針對性的措施，以此來不斷強化煤礦掘進支護成效。