煤礦井下巷道掘進(jìn)錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

＊張 偉

（山西宏宇誠鑄建設(shè)工程有限公司 山西 038300）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及社會(huì)的進(jìn)步，煤礦已經(jīng)成為我國能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，并且對(duì)于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的影響。但是，由于煤礦開采環(huán)境的特殊性和復(fù)雜性，為確保開采過程中的安全，就需要采取各種措施做好錨桿支護(hù)，以此來確保煤礦開采過程中工作人員的生命安全，同時(shí)錨桿支護(hù)技術(shù)也是未來煤礦開采的關(guān)鍵研究方向。隨著煤礦開采深度的不斷加深，開采過程中面臨的環(huán)境越來越復(fù)雜，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行安全生產(chǎn)是非常重要的。

1.煤礦井下巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)概述

在煤礦掘進(jìn)巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用過程中，需要從多個(gè)角度進(jìn)行分析，以此來確保煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中的安全性和效率性?，F(xiàn)階段，我國煤礦在開采過程中，大多采取井下作業(yè)的方式，因此就需要在井下進(jìn)行巷道挖掘，以此作為之后生產(chǎn)的作業(yè)環(huán)境。對(duì)于井下的巷道具體環(huán)境來說，大多為煤巷、松軟破碎的圍巖巷、半煤巖巷環(huán)境，因此，容易發(fā)生坍塌、下沉等事故，這不僅會(huì)影響到開采作業(yè)的整體進(jìn)度，甚至還會(huì)造成生命威脅，有著極大的安全隱患，因此，在井下巷道掘進(jìn)過程中，就需要通過支護(hù)技術(shù)來加強(qiáng)保護(hù)作用，并且確保之后煤礦開采過程中周圍圍巖環(huán)境的安全性。對(duì)于現(xiàn)階段的煤礦掘進(jìn)巷道支護(hù)技術(shù)中，大多使用木頭支護(hù)、砌碹支護(hù)、型鋼支護(hù)等方式。相比于這些技術(shù)來說，錨桿支護(hù)技術(shù)有著安全性更高的特點(diǎn)，因此使用更為廣泛。除此之外，支護(hù)效果也可以在很大程度上提升巷道圍巖的安全性和整體性，對(duì)于部分不穩(wěn)定的巖石層來說，就可以通過懸吊的方式進(jìn)而形成壓縮巖梁，以此來達(dá)到防止巖石層分離的效果。不僅如此，通過擴(kuò)大巖石層的受力面積，還可以進(jìn)一步提升周圍巖石的承載能力，因此在煤礦掘進(jìn)巷道中利用錨桿支護(hù)技術(shù)效果更為明顯，經(jīng)濟(jì)效益更高。

2.掘進(jìn)巷道錨桿支護(hù)技術(shù)選擇及影響因素分析

(1)巷道的斷面形式

相較于傳統(tǒng)的煤礦開采來說，和現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)不僅在規(guī)模上存在很大區(qū)別，在資金投入上也有著不同。除此之外，傳統(tǒng)煤礦在巷道掘進(jìn)中大多是通過手工作業(yè)的方式完成，那么對(duì)巷道支護(hù)技術(shù)的要求也較低。但是，隨著煤礦開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，巷道斷面也會(huì)隨之增加，尤其是面對(duì)現(xiàn)代化煤礦開采方式，大型機(jī)械設(shè)備的使用就需要更加寬闊的斷面作為運(yùn)輸通道。當(dāng)巷道斷面增加之后，在之后的支護(hù)過程中也會(huì)對(duì)支護(hù)技術(shù)要求提高。相比于一些小斷面而言，大斷面在支護(hù)材料的選擇以及施工時(shí)間上都會(huì)耗費(fèi)更多的精力。因此，在進(jìn)行掘進(jìn)支護(hù)過程中，就需要根據(jù)實(shí)際的情況選擇合適的支護(hù)技術(shù)和方式，當(dāng)然，在整個(gè)過程中還需要考慮不同形狀斷面在選擇支護(hù)方式上存在的區(qū)別。

(2)煤礦的開采深度

隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及社會(huì)的進(jìn)步，煤礦開采由淺部不斷深入，那么煤礦巷道的支護(hù)形式就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。因此，就需要根據(jù)具體巷道圍巖的應(yīng)力情況具體確定開采的深度，隨著開采深度的增加，那么巷道所受到的地應(yīng)力也會(huì)不斷增加。在這種情況下采用支護(hù)技術(shù)，在各種參數(shù)選擇上也要做出相應(yīng)的調(diào)整。當(dāng)開采進(jìn)入深部后，因?yàn)槊旱V沖擊傾向性的增加，所以在選擇支護(hù)形式上也需要更加謹(jǐn)慎。在選擇之前，還需要根據(jù)具體的數(shù)值模擬以及工程類比法來具體估算出支護(hù)的可行性和有效性，確保煤礦開采過程中的安全性。

(3)選擇支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

①采用類比法合理選擇支護(hù)參數(shù)

②支護(hù)設(shè)計(jì)驗(yàn)算

A.錨桿支護(hù)驗(yàn)算：頂板壓力公式

式中：A—巷道跨度一半；f—巖石硬度系數(shù)；Y—頂板巖石平均容重。

B.錨桿長度計(jì)算：按懸吊理論計(jì)算錨桿參數(shù)

式中：L—錨桿總長；H—自然平衡拱高度；K—安全系數(shù)；L1—錨桿錨入穩(wěn)定巖層的深度；L2—錨桿在巷道中的外露長度。

式中：B—巷道掘進(jìn)寬度；f—巖石硬度系數(shù)。

C.錨桿間、排距計(jì)算

錨桿間、排距計(jì)算按間排距相等布置，計(jì)算公式為：

式中：a—錨桿間、排距；Q—錨桿設(shè)計(jì)錨固力；H—自然平衡拱高度；r—被懸吊巖石容重；K—安全系數(shù)。

(4)巷道圍巖的完整性

在進(jìn)行巷道支護(hù)的過程中，還需要重點(diǎn)考慮圍巖的完整程度。圍巖的完整性主要是指巷道周圍圍巖內(nèi)部存在的裂紋以及垮落的具體情況。在具體工作過程中，還需要針對(duì)不同的情況進(jìn)行研究。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在煤礦安全事故的發(fā)生中頂板事故發(fā)生的概率較高，并且當(dāng)巷道圍巖的完整性出現(xiàn)問題時(shí)，還會(huì)發(fā)生其他的冒頂事故。除此之外，還容易造成支護(hù)措施失效情況下巷道嚴(yán)重變形的情況。針對(duì)這種問題，就需要采取其他措施進(jìn)行解決。例如，可以在頂板較為破碎的地方鋪設(shè)金屬網(wǎng)進(jìn)行彌補(bǔ)。但是，由于不完整圍巖的支護(hù)效果很難通過具體的理論分析得到具體的結(jié)論，因此在支護(hù)處理時(shí)就需要綜合交流以往經(jīng)驗(yàn)，但是在不同情況下出現(xiàn)的情況不同，需要不同的措施進(jìn)行解決，這樣就會(huì)增大支護(hù)的難度。

(5)巷道支護(hù)的施工效率

對(duì)于煤礦生產(chǎn)過程中的另一個(gè)重點(diǎn)問題就是巷道支護(hù)的施工效率，因此在整個(gè)工作過程中不僅需要確保支護(hù)的質(zhì)量，還需要重視施工的效率。但是，在一般情況下煤礦巷道掘進(jìn)過程中巷道支護(hù)技術(shù)的施工效率較低，那么就很容易出現(xiàn)采掘接替緊張的問題。因此，對(duì)于煤礦開采行業(yè)來說，當(dāng)工作面的回采速度大于掘進(jìn)速度的情況下，就會(huì)使得煤礦的產(chǎn)量受到限制。因此，為了進(jìn)一步提高支護(hù)施工的效率和水平，就需要采取煤礦掘進(jìn)支護(hù)一體化的舉措，提升煤礦巷道支護(hù)的機(jī)械化程度。具體情況如表1所示。

表1 掘進(jìn)巷道錨桿支護(hù)技術(shù)選擇的影響因素分析

3.提高煤礦掘進(jìn)錨桿支護(hù)方式的策略

(1)提高對(duì)技術(shù)指導(dǎo)的重視

為了進(jìn)一步促進(jìn)煤礦掘進(jìn)工作進(jìn)程的有序性，相關(guān)部門就需要從教育方面的角度出發(fā)，對(duì)相關(guān)工作人員進(jìn)行定期培訓(xùn)和學(xué)習(xí)工作，以此來樹立正確的工作思想，并且還可以進(jìn)一步提升相關(guān)人員的工作專業(yè)水平。通過這一措施，就可以進(jìn)一步確保煤礦掘進(jìn)工作開展過程中的安全性。除此之外，對(duì)于相關(guān)大學(xué)生來說，教師還需要做好對(duì)學(xué)生煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的指導(dǎo)工作，并且安排學(xué)生定期到相關(guān)地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)習(xí)，以此來提升大學(xué)生的實(shí)踐能力。同時(shí)，這一措施對(duì)于學(xué)生之后實(shí)踐能力水平的提升也有著積極的作用，并且還可以為之后的工作和生活奠定良好的基礎(chǔ)。

(2)加強(qiáng)掘進(jìn)技術(shù)的施工管理工作

在進(jìn)行煤礦開采的過程中，進(jìn)行錨桿支護(hù)技術(shù)首先需要確保施工流程的準(zhǔn)確度，這不僅會(huì)與煤礦掘進(jìn)工作的安全性和開采效率有著直接的聯(lián)系，還會(huì)對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益直接掛鉤。因此，相關(guān)煤礦開采行業(yè)就需要對(duì)支護(hù)工作加強(qiáng)重視，并且還需要充分重視到之后加固的工作，以此來確保整個(gè)工作流程的安全性和穩(wěn)定性。在整個(gè)過程中，還需要對(duì)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)和問題進(jìn)行分析，并且針對(duì)問題作出相應(yīng)的防范措施，及時(shí)解決問題。除此之外，還需要進(jìn)一步重視煤礦開采工作的規(guī)范操作，以此來提升煤礦支護(hù)技術(shù)的質(zhì)量管理。但是，在整個(gè)煤礦開采過程中都需要充分認(rèn)識(shí)到“安全第一”的工作原則，在上崗之前還需要對(duì)相關(guān)工作人員進(jìn)行安全培訓(xùn)工作，提升工作人員的安全防范意識(shí)。

(3)加強(qiáng)掘進(jìn)施工管理

在一般情況下，良好的掘進(jìn)施工管理不僅可以充分發(fā)揮出掘進(jìn)錨桿支護(hù)技術(shù)的價(jià)值，還可以提升整體的施工效益。因此，相關(guān)技術(shù)人員都需要加強(qiáng)對(duì)施工環(huán)節(jié)中關(guān)鍵點(diǎn)的關(guān)注度，并且根據(jù)情況制定出更為完善的施工方案，確保錨桿支護(hù)工作的系統(tǒng)化、規(guī)范化進(jìn)行。對(duì)于施工過程中存在的表面溫度裂縫問題，還需要提前進(jìn)行防范，整體提升工作的效率。

4.結(jié)束語

綜上所述，隨著煤炭市場(chǎng)的日益繁榮，進(jìn)行井下巷道錨桿支護(hù)技術(shù)的改革迫在眉睫，這不僅可以有效的降低煤礦開采過程中的成本，還能進(jìn)一步提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，需要相關(guān)企業(yè)加強(qiáng)重視。但是，要想提升煤礦掘進(jìn)巷道錨桿支護(hù)技術(shù)水平，就需要從多個(gè)角度進(jìn)行綜合考慮，還需要對(duì)開采順序、服務(wù)年限以及使用要求上進(jìn)行分析，這樣才能選擇出更加合適的支護(hù)技術(shù)，同時(shí)還可以盡可能的避免后續(xù)維修工作，以此在滿足安全生產(chǎn)的需求上進(jìn)行技術(shù)革新。