煤礦掘進支護問題及處理方法研究

摘 要：煤礦安全一直是國家和社會關心的重點，相較而言巷道掘進是事故發生的高發地點，因此對于巷道掘進支護問題的研究具有十分重要的意義。分析了巷道掘進支護中常見問題及應對措施，并重點分析了錨桿支護在巷道掘進支護中的應用。

關鍵詞：煤礦掘進；支護；問題；處理方法

煤炭為中國的主要能源，雖國家正大力提倡綠色能源開發建設，但在很長一段時間煤炭仍然會是中國的重要能源結構。目前煤炭開采的速度有所減緩，但淺部煤炭資源已日漸枯竭，進入深部開采成為不可避免的趨勢，進入深部開采后地質條件會更加復雜，高地應力作用下的巷道圍巖變形嚴重，尤其是對于巷道掘進支護來說，巷道開挖后能否及時支護及支護體能否控制圍巖變形，這將是巷道安全掘進的難點，也是重點。

1.煤礦巷道掘進支護中常見問題

1.1巷道布置方式與形式的轉變

隨著科學技術與煤礦支護理論的不斷發展，煤礦巷道布置方式與巷道形式也在發生重大轉變，不再固守某一固定的形式與布置方式，而是根據煤礦生產的需要來進行相應調整。以往受支護技術及支護設備的限制，巷道布置多選擇在頂板條件好、巖性較硬的巖層中，這能夠提高圍巖的穩定性，但同時也大大增加了巷道掘進的難度。近年來巷道布置方式逐漸向煤巷轉變，煤巷掘進速度快，但也要求有較高的支護質量，這對巷道支護體來說是一次挑戰。

1.2支護難度增加

近年來隨著開采速度不斷增加，國內大多數煤礦開始逐漸進入深部開采，深部開采的地質條件更加復雜多變，而且高地應力作用下的巷道圍巖更加難以控制。同時，高地應力的作用對巷道支護體的承載能力也提出了挑戰，一般傳統的支護體承載能力較低，很難滿足深部巷道的支護強度要求，特別是巷道掘進中的臨時支護，其支護強度的高低直接影響到掘進工作的安全。

1.3巷道支護方式的更替

巷道布置與斷面形式的轉變對應的也應該調整巷道支護的形式，傳統的巷道掘進支護設備強度和剛度等特性不能滿足深部巷道掘進施工，如快硬水泥錨桿、鋼絲繩砂漿錨桿等支護設備已跟不上煤礦發展的需要。深部開采具有復雜多變的地質條件，巷道支護方式也應順應煤礦深部開采的特點進行改進，更新煤礦支護設備。因此，進行掘進巷道支護的機械化施工是煤礦未來發展的方向，也是現在煤礦巷道掘進支護中存在的問題。

1.4巷道掘進銜接問題

與以往傳統開采方式不同，現代煤礦開采的一大特點就是多巷道布置，多巷道布置導致了巷道掘進的銜接問題，涉及到工作面的接替、采區的接替及開采水平的接替。工作面的接替能夠正常投產，主要是設備安裝與投送的速度，另一方面就是巷道掘進的銜接。為保證掘進工作的快速有效銜接，必須對礦井整體狀況做一個周全的考慮與設計，否則就容易出現巷道掘出后相關的機械設備沒有投送到位，工作面不能按時進入生產階段，造成較為嚴重的人力、物力浪費，蒙受較高的經濟損失。

2.應對措施分析

2.1采用先進支護理論與支護設備

煤礦巷道支護也應該與時俱進，引進先進的支護技術與支護設備，而不是一直沿用老一套支護方法與支護設備。原有支護體系不僅支護效率低下，而且還存在很大的安全隱患，尤其是進入深部開采之后，一些原有的支護方法與設備已經不適合在深部巷道掘進支護中應用，因此有必要學習和采用先進支護理論與支護設備，從基礎上保證施工的安全進行。

2.2掘進支護中應用吊環式與吊鏈式前探梁

巷道掘進支護強調臨時支護的效果，臨時支護中應用吊環式前探梁來對支護體進行加固，確保支護體發揮正常的圍巖控制作用。吊環式前探梁擁有3根吊掛式的前探支架，3根吊掛式的前探支架分別沿著巷道中線與巷道兩側布設，間距不超過1m，這樣就保證了整個巷道頂板都在控制范圍以內，前探支架也需要通過相關設備進行固定，每根前探支架的固定點數最少為2個。前探支架支設后會與巷道表面之間存在間隙，為進一步穩固前探支架結構，需要在二者之間的間隙進行充填，充填材料選取礦用的方木、構木或木楔等材料。

2.3錨桿支護技術在煤礦掘進巷道中的應用

錨桿支護在巷道支護中的應用已經相當普遍，并且已經建立了一套比較成熟的支護理論體系，該技術靈活性較強，對復雜地質條件的巷道支護適應性較強。巷道開挖后會破壞原有的應力平衡狀態，巷道圍巖部分區域會出現應力集中，頂板發生離層與滑動，處于不穩定的狀態，而錨桿支護的作用能夠給巷道施加圍壓，將頂板巖層懸吊在深部穩定的巖層上，并能夠抑制圍巖的進一步變形，達到巷道支護的目的。在錨桿支護的基礎上對圍巖進行注漿加固能夠取得良好的支護效果，適合深井高地應力作用下的巷道掘進施工。注入的漿液能夠封閉裂隙，改善圍巖的物理力學性質，提高圍巖的承載能力，并且所注入的水泥漿液還能夠改善錨桿支護的受力狀態，進一步提高錨桿的支護效果。錨固與注漿聯合支護的初期，圍巖仍然可以通過變形釋放一定的彈性能量，變形程度不能過大，以防影響后期的支護施工。

3.結語

就目前的巷道掘進施工而言，應在保證施工安全與施工質量的前提下，盡量減少巷道掘進的成本，但也不能只追求經濟利益而忽略掘進施工的安全。針對目前巷道掘進支護中存在的問題，采用先進的支護技術與支護設備，使臨時支護與永久支護相連接，如采用技術理論已經相對完善的錨桿支護方式，擁有其它支護不具備的優勢，錨桿支護能適應復雜的地質條件，以錨桿支護為基礎的錨固與注漿聯合支護能夠改善圍巖的結構性質與受力狀態，初期支護與永久支護相互協調配合，充分發揮圍巖的自承能力，符合今后深部巷道掘進支護的特點，應進行大力的推廣與應用。

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作者簡介：張紅濤（1971.8—），男，平頂山人，平煤職工大學機電一體化專業畢業，就職于平頂山天安煤業股份有限公司二礦，從事煤礦采掘工作。