淺談對大跨度矩形巷道支護技術的若干思考

王高偉

摘 要：陜北煤炭資源豐富，為我國煤炭最主要的生產區，近年來煤炭產量近3億t。由于產量和生產效率的要求，煤礦井下設備體型越來越龐大，由于產量對運輸的要求等一些列因素，煤礦巷道的斷面越來越大，跨度也越來越大。大跨度矩形巷道的支護技術就顯得格外重要。在所有支護技術中，錨桿支護能夠有效地提高煤礦巷道的穩定程度，還能夠在最大程度上保持巷道不變形。隨著對支護技術的研究不斷加深，煤礦企業的安全、經濟效益也在隨之不斷增加，促進煤礦企業和整個行業迅速發展。提高煤礦巷道支護技術能夠保障礦工生命安全，所以對于煤礦巷道支護技術的分析和研究是非常必要的。

關鍵詞：煤礦；巷道；支護技術

中圖分類號：TD353.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）26-0019-01

1 煤礦巷道支護技術

1.1 新奧法支護技術

充分考慮到煤礦巷道的特點，使得這種技術得到較好的完善和發展。新奧法支護技術的原則是：先將錨噴支架防護，將周圍的巖石進行防護增加硬度，將巖石自身的支護能力加強。然后在整個巖石圈層內部，形成一個承受力度的巖石圈；將早強噴射混凝土技術運用到其中，在混凝土凝固之前，把煤礦巷道的開口及時封住，及時封閉能夠將巖石圈變成一個密封的支護系統，加強支護作用；第一次密封實施后，再以同樣的步驟進行第二遍；動態設計及施工；針對破碎巖石圈層進行加固。

1.2 聯合支護技術

這種支護技術主要包括：在巷道環境難以控制、十分復雜的情況之下，如果單純提高巷道的支護硬度是難以將巖石層面的環境有效控制住的。在巷道支護系統建立的時候，要遵循先讓后抗，先柔后剛的原則，其中的柔和讓要把握分寸，柔、讓有度才能夠將巷道支護穩定。在實際操作中，很多環境復雜的巷道往往會采取這種支護技術，但是巷道環境變化莫測，越來越多環境更加復雜的巷道難以使用這種技術，使得該技術有了一定的局限性。有一些巷道使用的支護系統不理想，盡管翻修多次還不能將巖石圈層加固理想。

1.3 圍巖強度強化技術

侯朝炯等研究學者形成了煤礦巷道錨桿支護圍巖強度強化技術，研究學者分析結果是錨桿支護能夠將巖石圈層的受力狀態可以發生改變，可以將巖石圈層的受力增強，增加圈層的壓強；這種技術還能將錨固體的力學指數增加，使得巖石的受力性能不斷加強和改善，將巖石圈層的峰后強度以及殘余的強度進行固化。

2 煤礦巷道支護技術種類

2.1 棚式支護技術

這種技術跟砌譴支護技術有著相同的開發時間和使用背景，也是最早在煤礦企業巷道支護系統中使用的技術之一，在整個煤礦行業支護技術中占據著不可替代的作用，總體使用率較高。這種支護技術的優勢在于其使用的支護材料主要是金屬，便于制作和安裝。隨著煤礦在最近幾年開采的深度和難度加大，巷道的環境已經很難預測，這種支護技術已經慢慢退出人們的視線，逐漸被錨桿支護技術代替。

2.2 錨桿支護技術可稱作巖巷支護技術

該種技術在現實企業的使用率較高，其優勢主要是根據棚式支護技術發展而來。這種技術充分將錨桿的作用發揮到最大，通過錨桿來增加巷道的穩固，能夠切實地控制巷道的變形，運用合理的話還能夠在維護巷道穩定的前提下做得更好，能保證巖石的完整性。

2.3 砌譴支護技術

這種技術屬于煤礦企業普遍使用得較早的技術之一，它最直接的作用在于能夠施力于巖石圈層的表面，達到支護效果。這種技術雖然使用時間較早，但是至今還在使用，并且擁有較高的行業位置。其突出優勢在于便捷性和易操作性兩方面。該技術存在的缺陷在于效率低、成本高、工作量大，這些缺陷使得這種技術在實際運用中面臨很多局限。

2.4 應力控制技術

這種技術主要是將巷道承受外來的力度降低，從而進行巷道支護，防止巷道變形，保證其穩固性。但因為施工過程環境復雜，這種技術實施受到的影響太多，導致在采用這種支護技術的過程中，難以保證它的安全性，難以操控，復雜程度高等。以上原因在一定程度上造成了應力控制技術難以普及。

以上四種技術，通過分析優劣和現實的操作性，相互對比可以看出錨桿支護技術的使用頻率是最高的。

3 煤礦巷道錨桿支護技術存在的問題及其應用

3.1 煤礦巷道錨桿支護技術存在的問題

錨桿技術在現實煤礦巷道中使用的機會最高，不代表這種支護技術就是完美、沒有問題的，相反，在現實操作中，隨著社會的不斷發展和科學技術的不斷創新，

使得錨桿支護技術的研究也不斷加深，隨之出現了很多急需解決的問題。

煤礦生產中廣泛應用大斷面矩形巷道，滿足了煤礦生產的運輸和通風的需要，使高產高效的工作面成為現實，給煤炭企業帶來了巨大的經濟效益，但也存在一些不足，例如，巷道成型和支護比較困難，容易出現冒頂、片幫等問題，這就使得錨桿支護技術在實際中的運用面臨越來越大的壓力。

近些年來，錨桿支護技術由于具有支護效果好、成本低等諸多特點，己成為煤巷支護的主要方式，為大斷面煤層巷道支護問題的解決提供了有效途徑。目前我國巷道錨桿（索）支護設計基本采用工程類比法或設計人員經驗取值法，支護效果及支護設計是否經濟很大程度上取決于設計人員的設計經驗，難以對支護技術有科學有效的指導做支撐。

錨桿支護體系中使用的材料不成熟，在環境復雜、難度大的巷道中不適用，應該對這些問題不斷進行改進和完善。

3.2 煤礦巷道錨桿支護技術的應用

針對以上問題的分析，錨桿支護技術經過深層次的研究，能夠有效地改善錨桿支護技術的應用，不斷提高這種技術在煤礦巷道中的應用，有效地提升巷道的穩固性，保障施工人員的安全，提高企業經濟效益。

錨桿技術能在大斷面矩形巷道中應用。在實際開采的過程中，很多開采環境是在大斷面矩形巷道中進行的，這個時候掌握圍巖的性質，來對錨桿技術進行改進。目的在于降低開采難度，提高工作效率，保障巷道支護安全。在開采的過程中，隨著巷道的不斷深入其相關參數也在不斷發生改變，所以需要掌握每個時間段的相關參數來調整錨桿技術的使用，以此來保障煤礦巷道的安全性。

3.3 大跨度矩形巷道穩定性的影響因素分析

一般情況下，煤礦巷道的穩定受地質及地質結構、地應力、巖體力學性質、工程因素、地下水、巷道斷面形狀及支護施工工藝等影響較大。通過分析判斷主要影響因素，在進行巷道支護設計研究時能有側重點。

3.4 大跨度矩形巷道掘進過程中合理控頂距的研究

目前我國煤巷綜掘極少采用掘錨一體化工藝，普遍采用綜掘機配套單體錨桿鉆機的工藝，因此，循環進尺的大小是制約掘進速度進一步提高的瓶頸，在保證安全的前提下，增大循環進尺即空頂距，減少掘進機進、退及搬運錨桿鉆機的次數，從而減少該環節占用的時間，是實現煤巷快速掘進的重要途徑，因此，作為煤礦施工中如何合理確定空頂距，是必須解決的技術問題。合理空頂距的確定，可以充分發揮掘巷機械的效率，保障施工人員的安全，進而保證安全生產。

4 結 語

現代化大型煤礦通風、設備對巷道斷面的要求在不斷加大，對于要運用到的巷道支護技術的要求也在增加。在煤礦巷道使用支護技術時要將煤礦所在的地理情況考慮進去，如巖石軟硬程度、巷道斷面、使用年限等，根據當地的實際情況來選擇合適的支護技術。

參考文獻：

[1] 趙學社.煤礦高效掘進技術現狀與發展趨勢[J].煤炭科學技術，2007，（3）.

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