聯合支護技術在巷道礦壓較大區域中的應用研究

張經緯

（汾西礦業集團水峪煤業，山西 孝義 032300）

隨著礦產資源開采的不斷深入，煤礦淺部礦產資源日益枯竭，許多煤礦開采都朝著更深部位進行。但在實際開采時，深部煤礦資源礦壓會加大，導致圍巖穩定性更加復雜，針對支護方法以及采用的支護材料都提出了更高挑戰。因此，如何針對巷道礦壓較大區域進行支護，保證圍巖穩定是一項需要深入探討的內容。

1 巷道支護發展歷史與聯合支護理論

1.1 巷道支護發展歷史

煤礦巷道支護經歷了木、砌碹、型鋼、錨桿支護等過程，其中錨桿支護在應用時，可以降低支護巷道成本，降低相關人員在工作開展時的強度[1]。同時，采用錨桿支護方式，能夠簡化工藝，確保煤礦開采安全。此外，針對一些較為復雜的巷道，在進行支護時，可以采取聯合支護方式[2]。

1.2 聯合支護理論

聯合支護主要應用在相對較為復雜巷道中，在具體支護時，如果單純提高支護剛度，難以實現對圍巖變形的有效控制，應當采取先柔后剛、先讓后抗，柔讓適度方式進行支護，確保支護穩定。

2 巷道圍巖聯合支護的作用

2.1 確保礦井開采安全

煤礦開采后，若開采區內巷道巖層軟弱，這勢必會導致巷道穩定性無法滿足應用需求，加大了開采礦井作業難度。如果開采人員沒有依據巷道實際情況，做好相應維護工作，勢必會影響后續開采作業，情況嚴重時會引發安全事故，而采取聯合支護方式，能夠確保巷道穩定，同時，能夠實現對設備、人員的保護。

2.2 保護二次來壓

采取合理方式對處理巷道頂板，做好支護作業，可以抵抗二次來壓帶來的危害，這可以平衡圍巖應力，減少巷道破壞帶來的各種危害。通過對大量礦井開采情況進行分析可以發現，開展巷道施工后，如果作用在圍巖上的應力過大，超出了其能夠承受的最大值，圍巖可能會出現松動現象，致使其出現變形，這一現象會向周圍擴散，而通過聯合支護，能夠減少二次來壓帶來的危害[3]。

2.3 提高企業經濟效益

如果支護不合理，將會導致礦井下開采出現各種安全隱患問題，若采取過高一次性永久性保護，會提高噸煤開采成本，降低經濟效益。而通過對聯合支護技術進行應用，能夠通過快捷方式完成對巷道圍巖的合理防治，節約煤礦開采成本。

3 聯合支護技術的應用實例

3.1 工作面支護現況

某煤礦已經進入組煤開采時期，正在開采12#煤層1116017 工作面，通過對該工作面情況進行調查可以發現，這一工作面埋深超過410 m，該煤礦現有資料顯示，煤層西翼軌道大巷測點QP26—QP29 點之間巷道高度相對較高，實際作業前，為了確保這一區域能夠保持穩定，避免發生人員傷亡，要采取支護方式處理。通過對巷道情況進行分析可以確定，其會受到地應力影響，容易發生位移現象，這一現象的出現，會引起漿皮開裂問題，這容易引發安全事故，一旦發生事故，不僅會對開采作業造成不良影響，而且會造成嚴重經濟損失，以及人員傷亡。與此同時，采取人工假頂π 型梁會發生彎曲和折斷現象，導致1116017 順槽與下組煤西翼軌道大巷立交處風橋工字鋼棚腿發生變形現象。為了使這一問題得到解決，需要在對巷道實際情況進行全面分析基礎上，制定符合需求的聯合支護技術，保證巷道圍巖穩定，以免發生事故。

3.2 巷道維護方案

3.2.1 聯合支護

巷道兩幫加設錨索，如圖1 所示，通過這一方式提高巷道兩幫支護強度，針對巷道高度超過3.6 m 區域處，為了提高其穩定性，工作人員要在巷道兩幫補打一排錨索，間距大小控制在160 cm 左右，需要注意的是，采用的錨索強度和長度要能夠達到標準，確保錨可以頂到較深位置處的穩定巖層中，能夠達到補強錨桿支護能力作用[4]。針對巷道高度超過5 m 區域，應當在巷道兩幫補打兩排錨索，間排距為150 cm×155 cm；而針對巷道高度7 m 區域，要在巷道兩幫進行錨索補打，為了確保巷道穩定，補打三排，間排距為150 cm×180 cm，完成處理后，要通過噴射混凝土方式處理。實際作業中的錨索托板采取的鋼帶為M型，具體連接需要沿著巷道走向方向順向連接，從而構成錨索連接梁，預應力超過135 kN，具體承載力不得小于420 kN。

圖1 錨索

3.2.2 巷道維護

針對111617-13#順槽與下組煤西翼軌道交叉區域出現的變形現象，在對其進行處理時，工作人員要將單體液壓支護設置在風橋工字鋼下，將其制作成臨時支護，然后撤出棚腿，擴掘長6.5 m，基礎厚度28 cm，完成上述處理后，采用鋼筋綁扎，工作人員在對現場情況進行分析基礎上，支好模板，開展澆筑作業前，要先埋錨索，再澆筑[5]。

3.2.3 支護取得的具體效果

支護前，頂板、底板、幫部的塑性區破壞深度分別為2.12、3.55、1.58 m，位移量分別為119.42、188.05、135.28 m，支護后，頂板、底板、幫部的塑性區破壞深度分別為，1.36、3.01、1.12 m，位移量分別為48.01、75.89、53.28 m。通過上述數據可以發現，支護之后，塑性破壞保護區，以及巷道變形，位移量下降量都得到了有效改善。

3.3 巷道支護施工作業

3.3.1 施工前

技術人員在巷道維護施工前，要全面學習安全技術，按照規定安排，并且要觀察頂板強，通過敲幫方式問頂，管理好施工中采用的水泥、沙子等各項材料，以及噴漿設備等，確保后續施工順利開展。

3.3.2 施工期間

安排專人觀察巷幫圍巖變化與支護情況，一旦發生危險，要發出警報，讓工作人員快速撤離，頂板垮落穩定后，工作人員要采取“敲幫問頂”方式，開展檢查、加固等工作，確保巷道穩定性能夠滿足要求后，開展后續作業[6]。管理人員在施工期間，要做好周圍風筒、電纜等各項內容的管理工作，工作人員要加強溝通，相互協調，保證施工作業順利進行[7]。

3.3.3 爆破

起爆之前，要加強對瓦斯情況的檢查，不得出現漏檢情況，以免由于瓦斯超限而發生爆炸事故。進行爆破時，需要在各個通往爆破地點的各個通道與爆破點直線超過120 m 處站崗，所有站崗人員都必須具有較強責任心，在站崗期間不得出現疏忽大意情況。巡崗人員要對站崗人員是否到位進行查看，在站崗人員抵達指定位置后，再通知起爆；爆破之后，要在巡崗人員通知可以撤離后，站崗人員才能撤離，不得私自離崗。進行爆破時，選擇好炮眼位置，科學布置，控制好裝藥量，同時，施工人員要做好巷道挖掘控制，確保不會出現超挖情況，控制循環尺寸，而且要及時依據現場情況，設置臨時支護；反底拱施工時，要依據現場情況，控制好反底拱造型。

3.4 噴漿

開展噴漿作業時，若巷幫存在活矸，要及時處理，完成處理后，再噴漿。為了確保噴漿質量能夠達到預期，要讓噴頭與巖面保持垂直，噴頭與巖面之間距離要控制在85～100 cm 之間，將水壓控制在0.35～0.40 MPa，而風壓則應控制在0.2～0.3 MPa。完成施工后，清理施工地點雜物。

4 結語

將聯合支護技術應用在受地應力影響較大巷道區域，能夠形成合理支撐，減小巷道位移量，解決人工假頂π 型梁在應用時發生的彎曲和折斷等不良現象，保證作業面安全，以免在后續開采時發生安全事故。