煤礦巷道支護技術探討

高鐵成

（開灤荊各莊礦業分公司，河北 唐山 063600）

目前，國內很多礦井開采或開拓延伸的深度都已超過700m，有的甚至達到1000m以上。當前，我國煤礦以井工開采為主，在煤炭開采過程中需要在礦井下開掘大量巷道。據一些統計文獻資料表明，國有大中型煤礦每年新掘進巷道總長度高達10000km，其中80%以上巷道是直接開掘在煤層中的。因此，采取合理的巷道支付加固技術措施，提高巷道強度和穩定性，保持巷道暢通與圍巖穩定，確保煤礦安全可靠、節能經濟的生產，具有非常重要的工程實踐應用探討價值。

1 煤礦巷道支護技術

1.1 砌碹支護技術

砌碹支護是礦井巷道支護中應用較早的一種支護技術，也是較簡單的支付技術，當前在一些礦井的硐室、大巷中仍然被采用并發揮較好的加固性能。按砌碹支護材料可以劃分料石砌碹、混凝土砌塊砌碹、現澆混凝土砌碹、現澆鋼筋混凝土砌碹等。但從大量研究和實踐工作經驗表明：砌碹支護屬于剛性被動支護技術，支護整體成本偏高、施工效率較慢、且勞動工作強度較大，同時砌碹支付很難適應圍巖大變形需求。因此，在工程實際應用中，除特殊巷道和硐室外，通常不宜選用此支護方式。

1.2 棚式支架技術

棚式支護曾是煤礦巷道支護中的核心技術。在上世紀90年代初，棚式支護在煤礦巷道支護中所占的比重大約在80%左右。按支護材料可以劃分為木支架支護、鋼筋混凝土支架支護、金屬支架支護等。隨著技術的進一步發展，木支架支護和鋼筋混凝土支架支護已在實際工程中被逐步淘汰。金屬支架支護可以方便的制作和安裝，在工程中依然有使用。但由于棚式支架支護也屬于剛性被動支護，支架與煤礦巷道表面很難實現緊密接觸，導致其控制圍巖早期變形的性能較差，尤其在復雜地質條件下，棚式支護效果較差、支護成本較高，且很難達到錨桿支護性能，在工程實際應用中逐步被錨桿支護技術所取代。

1.3 錨桿支護技術

合理的錨桿支護可以控制待錨固區圍巖出現離層、滑動、裂隙張開、新裂紋產生等滑動變形，通過錨桿的支護加固性能確保煤巖體的完整性、穩定性和連續性。結合工程區實際情況，合理計算確定錨桿的預應力，并設計出完善的支護體系使預應力有效擴散是錨桿支護優化設計的關鍵點。從實踐經驗表明，托板、鋼帶、金屬網等護表構件在整個錨桿預應力支護體系中發揮非常重要的作用，需要在設計和工程應用中給予足夠的重視。對于復雜困難巷道而言，應優選高預應力、強力錨桿組合支護方案，以期一次支護就能有效控制圍巖擴容變形與應力破壞，避免出現二次支護和巷道維修等不利現象。

1.4 錨噴支護技術

通過噴射混凝土可以快速有效封閉巷道周邊，取得密貼支護效果，以降低水、風等對巷道圍巖強度的破壞作用。另外，錨桿可以及時對圍巖進行支護加固，能夠起到很好的主動加固效果，同時充分利用圍巖自承能力，支護經濟效益較好。經過近60年的研究、試驗和推廣應用改進，錨噴支護技術在礦井支護領域獲得較好的應用效果，無論在支護理論、支護結構設計，還是在支護材料選擇、施工工序工藝優化、質量檢測以及礦壓監測等方面均取得非常良好的應用效果。錨噴支護已成為礦井圍巖巷道支護加固的首選，且錨桿支護已成為煤巷主體加固支護的主要方式。

1.5 錨索支護技術

礦井在挖掘過程中，作業巷道可能穿過以砂質泥巖、泥巖和細中粒砂巖為主的巖層，經常會出現小構造結構，節理層發育較完善，易破碎成小塊。加上礦井開挖地層較深，地應力較大在很大程度上增加了巷道支護和頂板管理的難度。有的采用巷道錨網噴支護，雖然在剛開始支護后，起到一定的支護加固作用，但在支護后過一段時間，容易出現噴層開裂、脫皮掉塊、頂板下降等問題。為了對巷道進行整體支護，可以補打錨索進行支護加固措施來鞏固錨網噴的支護加固效果，即：先采取錨網臨時支護措施，以封閉作業面的圍巖，然后增加錨索進行鞏固加固，這樣通過錨網和錨索的加固，可以有效控制圍巖的變形，確保巷道的正常作業生產。

1.6 注漿加固技術

在破碎煤巖體中進行煤炭開采和巷道維護時，采用棚式支護或錨桿支護很難取得預期的支護加固效果，圍巖注漿加固則可以取得較好的支護加固作用。注漿漿液可以充填巷道圍巖裂隙，利用漿液固結加固穩定破碎巖體，改善圍巖原有應力結構體系，使其成為一個整體增加圍巖自身承載能力。目前，工程中常用水泥基材料和高分子材料作為注漿加固的施工原材料，具體加固材料選擇應根據巷道地質條件、生產條件等因素進行綜合考慮選取。

1.7 聯合支護

錨桿與錨索進行聯合支護是煤巷巷道支護過程中一種主要的聯合支護加固方式，可以同鋼帶、金屬網、工字鋼梁等進行聯合使用，其支護效果較好。錨桿與錨索聯合支護主要通過圍巖內部作用力的相互影響使其達到支護加固作用，也就是通過錨桿與錨索聯合變巷道被動支護為主動支護，進而有效提高巷道圍巖的自身承載力。注漿與強力錨桿、錨索聯合支護，比較適用于松散、破碎軟巖的巷道支護加固。注漿為錨桿、錨索提供了可以錨定的基礎，確保其預應力與工作阻力有效擴散到松散、破碎軟巖圍巖中。

1.8 應力控制技術

合理進行巷道布設，將巷道優化布置在應力降低區，或采取對應人工卸壓措施，以使巷道周邊的高應力向深部轉移，進而達到對巷道圍巖變形的有效控制。人工卸壓控制措施主要包括切縫、鉆卸壓孔、爆破及掘卸壓巷等方式。由于人工應力控制技術，其施工比較復雜且影響因素較多，目前在礦井中尚未大面積推廣應用。

結語

在礦井掘進和拓伸過程中，應根據礦井巷道的實際地質條件，來合理確定巷道及硐室的支護加固形式。當采用錨桿等支護加固形式的布置，隨圍巖條件發生變化時，應結合工程實際情況改變相關支護參數以匹配實際情況，尤其對于地質構造地帶，可以考慮增加錨桿、錨索數量、選用強力錨桿等或輔以其它支護加固方式，甚至更改整個巷道支護體系，確保礦井安全可靠、節能經濟的進行煤炭開采作業。

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