高強支護在采煤掘進過程中的技術分析

黃林

摘要：我國在煤炭方面的開采所運用到的技術隨著科學的進步已經越來越先進，加上我國煤炭資源儲量豐富，其作為我國主要開采的資源之一對保證人們的生產生活有著特別的意義。隨著近幾年在采煤掘進過程中其面臨的環境越來越復雜，其中的危險性也越來越高，因此將高強支護技術應用其中舊能夠有效增強采煤掘進過程中的安全性。本文主要圍繞高強支護，通過闡述其基本工作原理進而對其在采煤掘進過程中的技術進行分析，旨在為實際的采煤掘進工作提供一定的理論參考。

關鍵詞：高強支護；采煤掘進過程；技術分析

引言

在人們的日常生活當中，煤炭作為一項不可或缺的資源，其應用范圍十分廣泛。我國煤炭產業在發展的過程當中，隨著開挖的深度逐漸加重，慢慢的由地表或淺層逐漸向深層開挖，隨著深度的不斷增加，其建設的煤礦巷道的安全性就越低，因此為了避免安全事故的發生，避免工作人員受到傷害，對煤礦巷道進行高強支護就顯得十分必要，其中從實際的應用情況來看，其效果較為顯著。

1.高強支護的基本工作原理

通常情況下，高強支護都建立在煤礦巷道的頂部，之所以選擇設置在頂部位置主要是考慮到當預應力達到最高限度時，其能夠自動展開預應力的承載結構，通過增強巷道壁的抗壓能力和抗變形能力從而達到加固煤礦巷道的目的。高強支護技術在應用的過程當中，不斷的接受應力到傳遞應力，再利用應力抵消部分的垂直應力，有效降低巖壁出現變形的概率，在此基礎之上降低了圍巖強度，最終達到全面增強煤礦巷道穩固性的目的。

在將高強支護應用到采煤掘進的過程當中時，需要充分考慮從到煤礦巷道的實際情況，只有在了解了煤礦巷道的實際情況之后才能夠進行高強支護工作。并且需要在煤礦巷道開挖之前就將高強支護技術考慮其中[1]。

2.高強支護在采煤掘進過程中的具體技術分析

2.1應力釋放型工程軟巖巷道高強支護

此中巷道在初期變形更大，速度較快，中期之后變形持續但是速度逐漸降低。其變形主要表現為巷道整體連續性擴容內移。其中的錨注支護是采用無縫鋼管冷拔或者焊接而成，既可以起來錨固作用，又可以當做注漿管進行注漿。其主要作用將切割形成的巖塊連接在一起，防止其沿弱面滑動，把松動的危塊懸掛在穩定的物體上，防止其冒落。另外可以改善巖層受力狀態，減小應力的集中，使得整個受力變得更加均勻，有利于承載結構。

其中錨桿的作用是防止在早期破碎巖塊掉落同時抑制淺部圍巖的擴容，減小巖層壓曲和彎曲失穩的可能性。錨桿及早安裝，支護的效果越好[2]。在進行支護的過程中，需要按照一定的支護原則進行支護，應該采用主動及時的支護方式，提高圍巖的強度，降低擴容變形對強度的衰減。當錨桿不恩能夠夠深入到關鍵承載層時，其支護作用主要是在破壞區內部形成一個次生承載層，其能夠有效阻止上部破壞巖層的離層和擴容，同時還能夠將圍巖深部的應力分布均勻。其中錨索的作用簡單而言就是使得圍巖發揮出更大的承載作用。將錨桿和錨索組合在一起，就形成了組合構件，兩者結合在一起能夠有效保證采煤掘進過程中的整體支護效果。

2.2深部復雜高應力巷道高強支護

針對深部復雜高應力巷道，其力學環境十分復雜，不僅具有垂直應力、水平應力，同時還包含了復雜的地質結構以及誘發的復雜應力，其構造應力將更加明顯。因此，在知乎對策方面，針對這種巷道情況其支護的主要作用是改善松動圈應力狀態，將荷載變成承載結構，阻止巷道深部卸荷圈的內移。具體的支護方案為，針對高應力完整圍巖，選擇高強度、高延伸性的支護材料。將圍巖保持在一個高強度在控支護狀態下，降低巷道的應力釋放速度。而針對比較完整的層狀圍巖，其支護的主要工作放在限制其變形、避免離層、頂板下層以及由于層間錯動而導致的圍巖整體結構彎、張斷裂破壞。主要采用高強度的錨桿、錨索聯合以來進行支護。對高應力軟弱圍巖，將封閉可縮U型鋼架加上錨噴進行聯合支護。對于高應力破碎圍巖，可以采用初噴加上高剛度架、錨索和錨注進行支護。

2.3離層斷裂型工程軟巖巷道高強支護

在采煤掘進的過程中，巷道在初期變形不明顯，說明其具有突然性。變形的主要位置在巷道的中部，其具體的表現星仔為下沉以及巷道中部受到拉應力作用而開裂[3]。支護的原則是選擇的支護材料必須具備足夠的強度和剛度。錨桿合格錨索的安裝扭矩和張拉力分別要達到屈服強度的60%以上。要保證支護體與圍巖的強度、剛度等相協調，最終形成一個耦合的狀態。選擇的錨桿必須是高強另外采用端部進行錨固，使得錨固范圍內的任何部位巖層的離層都可以均勻的分散到整個桿體上，避免桿體由于集中受力而出現損害。需要注意的是一定要實現錨桿和錨索的互補，因為一旦兩者之間未達到互補狀態，就很有可能出現變形時空、大面積冒頂等安全事故。一般的做法是在迎頭的工作面進行錨索支護，將預應力值設置在大概是錨桿設計值的0.8至1.0倍。在采煤掘進機掘進的過程中，采用錨索支護時其預應力的水平應該保持在錨桿設計荷載值的1.0至1.3倍。另外在掘進的過程中，由于現場的地質條件比較復雜，需要定時的對支護裝備進行檢測，一旦發現有問題及時報告，并且做到及時修理與改正。主要的技術應用可以采取錨網索加上帶進行聯合支護，保證其采煤掘進的正常進行。

3.結語

總而言之，隨著整個煤炭挖掘技術的不斷深入與完善，再加上在采煤的過程中逐漸的深入，巷道的穩定性與安全性問題日益突出，針對高強支護的技術還需要不斷的發現問題，解決問題。再加上高強支護技術成本低、效果好能夠起到良好的支護作用。將高強支護技術應用于采煤掘進過程中，不僅有效降低了采煤過程中的危險性，在成本方面的作用也比較明顯。

參考文獻：

[1]李金磊，解成林，孫凱曄等.充填支架交叉供液回路系統的研究與設計[J].河南科技， 2014，13（07）：110.

[2]王向楠，郭新建，任好杰等.整體頂梁組合懸移支架在“三軟”煤層工作面的應用[J].江西煤炭科技，2014，13（03）：102.

[3]王紅偉，伍永平，張艷麗等.大傾角特厚煤層綜放液壓支架工作阻力確定[J].遼寧工程技術大學學報（自然科學版），2014，11（08）：120.