巷道支護技術在煤礦井下掘進中的應用研究

麻龍斗

摘 要：經過長期發展，煤礦井下支護技術日益完善，趨于成熟，并顯著提升了采掘效率、增加了煤炭產量、強化了生產安全。煤礦井下巷道掘進既要選擇適宜的施工設備與可行的施工工藝，還要結合礦井的具體情況科學設定巷道掘進速度。筆者將結合現有的工作經驗，淺談巷道支護技術，希望能夠為井下掘進工作的開展提供參考。

關鍵詞：巷道支護技術；煤礦；井下掘進；應用

在煤礦企業中，巷道掘進工作具有長期性和系統性，除要結合地質條件有效管控掘進速度外，還應合理挑選施工工藝，科學選取掘進設備，依托地質勘探技術，有效、安全開展巷道掘進工作。為進一步保障巷道掘進，提升支護效果，本文將深入研究巷道支護技術。

1 巷道圍巖控制

對于煤礦生產而言，巷道圍巖控制和支護密切相關，因此，若想有效開展巷道支護工作，則一定要掌握與圍巖控制相關的理論。現階段，在巷道圍巖控制中主要存在下述觀點：新奧法則，該法則指出巷道圍巖自身擁有自然承載能力，要求圍巖與護體組建趨于平穩的支撐圈；冒落拱理論，該理論指出圍巖自身擁有自然承載能力，可在巷道上方位置可形成自然平衡拱；圍巖卸壓法與弱化法，該法則主要借助支護結構的基本特點來改進支護架結構，釋放一定圍巖能量，同時，吸收特定的圍巖能力，從整體層面改善圍巖的穩定性。將巷道劃分成多個關鍵承載區和次承載區，其中壓縮區尾部主要表現在圍巖深部，為進一步保障維護巷道中尚不清晰的關鍵承載區，在巷道周邊存在張拉區，一般為次承載區，應借助支護加固來增強承載力。

2 巷道支護概述

2.1 巷道支護技術

對于巷道支護技術而言，不管是從方法手段，還是從理論層面來說，它都具有多元化特性。從宏觀層面著手，主要存在圍巖支護、加固與多元支護等不同技術。其中圍巖支護也是被動支護，以金屬支架支護為代表，借助金屬支架作用于巷道圍巖表面，以此來規避或者控制圍巖變形。此種支護屬于臨時性支護，在具體的使用過程，存在一定的隱患，安全性不高；圍巖加固屬于主動支護，以錨桿支護為主，隨著技術的發展，該技術日益成熟，支護力度作用于圍巖中的巷道，不僅可支護巷道圍巖表層，還可調整圍巖變形周期；多元支護是一種最為常用的巷道支護技術，也被叫做復合支護，同時使用幾種支護形式。

2.2 支護形式

2.2.1 預留煤柱

這是一種傳統的支護。在巷道中，因其上區段為運輸平巷，其下區段是回風平巷，所以，可提前在這兩個部分預留充足的煤柱，進而保證回風平巷可規避支撐壓力峰值。此種支護比較簡單，便于通風排水。然而，此種支護也存在缺點，成本耗費較多，若煤柱出現嚴重損失，則會加大維護系數度；若把煤柱支撐壓力轉移至底部，則可能降低周邊巷道的牢固性，還會影響周邊煤層的開采工作。

2.2.2型鋼支護

型鋼的剛韌性較強，并具有較高的抗壓性和較強的抗剪能力等。在巷道中，內部支架主要肩負橫向負載，承受縱向推圖動力，因此，應從水平和縱向著手來準備所能承受的負荷能力。同時，抗彎截面模量還會影響型鋼斷面的幾何指標，由此可知，盡可能保證抗彎截面模量等同于巷道支架所具備的承負能力。另外，型鋼的幾何外形還會影響支架的性能。在處理和調整支護型鋼外形時，應盡量符合臨界面面積，適應平穩性標準，確保受力處于良好狀態。

3 煤礦井下掘進過程巷道支護的應用情況

支護是指控制圍巖運動，以此來提升穩定性，進而為煤礦生產的安全進行提供保障。近年來，煤礦開采技術日益完善，巷道掘進支護更加成熟。雖然，加大了在支護工藝中的探究力度，投入了較多的精力，可行、合理、有效的支護方案的價值也得到充分發揮，顯著提升了掘進效率，增加了掘進安全，減少了建設周期，適應大規模采掘，滿足高強度采掘標準，但是，從另一層面而言，巷道掘進深度的增加與掘進布置方式的改變，繁瑣、惡劣的生產條件要求提升支護水平。在這一背景下，現行的支護技術存在不足，這是因為部分煤礦企業為縮減成本投入，降低在支護設備方面的維護力度，更新不及時，使得設備低效工作，進而降低了生產的安全性和穩定性。這一不足主要體現在現場勘查中，支護形式不滿足生產需求，人員的技術水平不符合設備的性能。基于上述問題，企業一定要重視宣傳教育，讓每一位煤礦工作人員均明確支護的重要性，通過合理、有效的改善對策，有效發揮支護技術的價值，切實保障巷道的安全掘進。

4 應用對策

4.1 科學選擇支護方式

現階段，在礦井掘進過程中，主要使用金屬支架、錨桿和預留煤柱等支護形式。在實踐活動中，應參照圍巖強度，結合發展與運動情況選擇適宜的支護方式。通常，錨桿支護在增強圍巖強度方面具有顯著效果，支架支護以及混凝土支護可大幅度優化圍巖的運動情況。平穩、牢固性巷道一般選擇剛性支護，平穩性不良的巷道則采用伸縮性支護，進而應對采動所帶來的影響。編制和設計支護方案時，確保巷道圍巖可出現變形，進而待圍巖表層巖體被損壞后可釋放一定的高應力，以此來降低變形量，有效發揮關鍵承載結構的作用，同時，維持次承載結構處于平穩狀態。另外，還應選擇適宜的支護機會，科學選擇支護強度，充分釋放淺部圍巖應力。在實踐活動中，主要采用多種支護方式共同做種的復合支護形式，以此來提升工作性能。

4.2 提升安全意識，注重技術培訓

提升煤礦企業全體人員的生產意識，這是優化支護工作的必要條件，企業的管理人員應率先改進以往的支護觀念，明確支護技術水平的提升在效益增加、生產效率提高和競爭力增強方面的推動作用，增加資金投入，強化宣傳與培訓，促進信息反饋，改善支護現場管理，同時，把工藝原理培訓緊密融入到實訓考核中，讓企業員工正確認識技術標準，有效掌握操作規程，緊追新技術的發展腳步，大力推廣新技術，進而適應當前的生產需求。

4.3 建立科學的監測體系

支護監測的工作內容為：借助圍巖發展情況指標的加工與搜集，全面掌握運動規律，明確支護效果，以此來為支護系統的改善提供參考與依據，同時，加工與搜集監測數據時，應本著系統、準確和有效的原則。在井下掘進階段，一定要密切追蹤巷道支護效果，借助合理的方法科學分析圍巖情況，準確預測，進而找到安全隱患，有效改進，進而為巷道施工的正常開展提供保障。另外，監測結果還影響著工程驗收情況，可為驗收提供真實的數據資料，還可豐富支護實踐。

5 結語

現階段，煤炭企業的發展陷入了瓶頸期，產能不斷下降。為扭轉這一局面，實現煤炭企業的穩步發展，應加大在巷道支護技術中的研究，靈活應用支護技術，縮減生產成本，提升安全性，進而為煤炭企業創造大量的效益。

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