探究煤巷井下掘進及支護

摘 要：在煤礦開采過程中，煤巷井下掘進是非常重要的組成部分，而煤巷掘進支護作為煤巷井下掘進安全作業的重要基礎，是確保煤礦開采順利、安全進行的關鍵所在。在煤巷井下掘進作業中，因地制宜，制定合理的支護方案，是非常必要的。本文主要對煤巷井下掘進的錨桿支護與錨索支護進行分析，提出強化煤巷井下掘進支護的有效策略。

關鍵詞：煤巷井下掘進；錨桿支護；錨索支護；

中圖分類號：TE358 文獻標識碼：TE 文章編號：1674-3520（2015）-07-00-02

近些年來，煤礦開采事業發展越來越快速，部分礦井不斷向現代化、大型化發展。支護施工作為開采的主要安全基礎，面臨著非常大的挑戰，其中巷道支護質量與開采人員的人身安全及開采進度有著直接的關系，必須予以高度重視。在不同煤層開采中，需要結合相應的地質情況，制定合理的支護方案，總結經驗教訓，不斷創新支護工藝，為煤礦開采的有序、安全進行提供可靠保障。

一、錨桿支護

（一）原理

錨桿支護指的就是以維護及利用圍巖自身承載力為基礎，及時開展支護操作，對圍巖變形與松弛情況進行控制，使圍巖成為支護體系的一部分[1]。通過錨入圍巖內部的桿體，對巷道圍巖自身力學狀態予以改變，在巷道周圍形成一個穩定的整體承載環，與圍巖共同作用，達成維護巷道的效果。與傳統棚式支護形式相較而言，錨桿支護更加積極、主動，對巷道圍巖的加固支護效果非常好。

（二）作用

1、懸吊作用

錨桿懸吊作用指的就是利用錨桿將比較軟弱的巖體懸吊到上部比較穩定堅硬的巖體上，以此來提高軟弱巖體層的穩定性，確保巷道掘進操作的穩定、安全、可靠。在挖開煤巷道之后，頂板巖層非常容易出現彎曲、下沉的情況，導致上覆不穩定巖層和基本頂之間出現離層問題[2]。在錨桿支護中，可以將其直接懸吊在基本頂上，這樣就可以防止頂板巖層大幅度下沉。

2、組合梁作用

在沒有穩固巖層的薄巖層中，安裝錨桿后，錨桿的夾緊力就會使層面間摩擦力增大，這種摩擦力可以阻止巖石沿層面繼續滑動，從而將數個薄巖層通過錨桿鎖緊成一個較厚的巖層。這種厚巖梁內的最大彎曲應力和應變與梁的厚度的平方成反比，集成的巖梁越厚，最大彎曲應力和應變就越小。同時，錨桿本身的強度也增加了梁的整體抗剪能力。

在煤巷掘進中，通常會遇到層狀巖層，在此形勢下，可以利用錨桿進行固定，增加巖層之間的摩擦力。摩擦力越強，巖層之間的滑動幅度越小，并且對巖層分離有著一定的預防作用，在很大程度上增加了巖層自身承受力。

3、圍巖補強作用

對于處在煤巷道深部的圍巖巖石來說，其承受著三軸壓力，而處在煤巷道附近的巖石承受著二軸壓力，前者強度要遠遠超出后者，所以，不容易被破壞，穩定性較強。圍巖補強作用指的就是在煤巷道附近打錨之后，一些巖石就會恢復三軸受力，極大的增強了自身強度；同時，錨桿還能夠提高巖層弱面的剪斷阻力，增強煤巷道的穩定性，使其不易被破壞。

在巷道圍巖的破裂區中安裝預應力錨桿時，在桿體兩端將形成圓椎體形式分布的壓應力。若沿頂板布置錨桿群，各個錨桿形成的壓應力圓椎體將交錯重疊，形成一個防止破裂區擴散的承壓拱，這個供可以承受其上部破碎巖石施加的徑向載荷。沿錨桿軸向的預緊力在組合拱中產生環向應力，從而明顯地改善了承壓拱應力狀態，使圍巖狀態由單軸、雙軸變為三軸受壓。這樣在圍巖中形成一個均勻壓縮的連續承載區，從而大大提高組合拱的承載能

（三）在煤巷掘進中的具體應用

1、應用于松軟圍巖巷道

松軟圍巖巷道具有穩定性差、易變、不易維護等特點。在煤巷掘進作業中，加強錨桿和注漿的結合，實現錨桿與注漿的一體化，充分利用節理裂隙巖層，對巖層結構特性予以改進，將松軟圍巖煤巷縮小到一定范圍，降低對煤巷的破壞程度，延長錨桿支護作用時間。

2、應用于復合頂板

在煤巷井下掘進作業中，復合頂板會增加作業難度，主要源于上下層面之間的結合力較差。在煤巷井下掘進不斷推進的形勢下，可以采用聯合支護技術。通過錨桿支護、錨索支護等的聯合，有效避免上覆巖石的脫落與松動，降低作業人員的勞動強度，保證作業的有序進行。

3、應用于綜放順槽

對于綜放作業面煤巷來說，不僅要保證相應的巷道斷面，還要滿足防滅火等要求，通常情況下，采用不留區段煤柱或者留煤皮的方式予以巷道布置，所以，一定要保證巷道沒有較大的破壞。通過錨桿支護，加固頂板與兩幫，實現預期的安全效果，促使煤巷井下采掘作業的順利完成。

二、錨索支護

（一）原理

錨索支護指的就是利用預應力錨索加固巖體，其本質就是借助錨索對加固巖體施加預應力，制約巖體有害變形，顯著改善圍巖應力狀態，增強圍巖自身承載力，進而確保圍巖的穩定、安全[3]。錨索支護主要就是錨桿支護的進一步發展。

（二）作用

錨索支護具有錨固力大、錨固深度大、能施加較大預應力等優勢，是困難煤巷道加固支護作業中不可或缺的重要方法。在煤巷井下掘進過程中，主要應用的就是端錨錨索，主要發揮補強作用，如果出現錨桿和頂板巖層冒落的現象，就可以利用錨索將下部不穩定巖層懸吊到上層深部穩定巖層上，避免已經離層的頂板出現垮落情況。除此之外，因為錨索能夠施加比較大的預應力，可以擠緊與嚴密巖層中的節理、層理裂隙等不連續面，增大不連續面之間的摩擦力，進而實現圍巖整體強度的提升。

三、煤巷井下掘進支護策略

（一）根據巷道區段巷道頂、幫巖石性質合理優化設計

2014年9月分我們在準旗黑岱溝煤礦601開切眼掘進施工中，切眼原設計斷面9.8×3.5m，頂板錨桿12根規格為∮20×2400mm，間排距0.9m，頂板錨索∮17.8×6800mm，間排距2.0m計錨注4根，根據運順掘進到切眼巷道頂板巖層鉆孔探測得知頂板煤層厚度在17.56～21.20m之間。施工前經與礦方協商將支護修改為：錨索支護參數修改為錨索長度改為8200mm，每排6根，間距2000mm加掛規格為4.0×0.11×0.9m礦用工字鋼梁，隔排打設，增強頂板整體隆。該工程取得了預期效果。

通過上述工種實例不難看出，對于超大斷面施工中我們要根據具體情況，采取相應的修改措施解決難題。

（二）施工強化管理與技術培訓

在煤巷井下掘進作業中，強化管理是鞏固與發展支護改革的重要保障，對支護質量有著重要影響。通過強化技術培訓，提高從業人員技術水平。根據施工的實際情況，引進先進工藝、先進技術，加強原理、工藝與實際操作的結合，確保支護作業的順利完成。

（三）放寬經濟政策，提高領導重視

經濟政策是保證煤礦企業支護作業的前提與基礎，一個企業只有加大煤礦支護安全資金的投入力度，才可以確保支護施工的順利進行，推進支護改革[4]。同時，轉變支護理念，提高企業領導對支護作業的重視程度，確保支護操作的有序進行。在制定支護方案的時候，必須對煤巷井下掘進的具體情況進行充分考慮，嚴格按照支護原則，合理編制支護方案，不斷提高煤巷道的穩定性與安全性，確保煤礦開采作業的順利完成。

四、結束語

總而言之，在煤巷井下掘進作業中，加強錨桿支護、錨索支護的應用，不僅能夠加快煤巷井下掘進速度，還可以提高井下作業效率，為煤礦開采的順利進行奠定了堅實的基礎。同時，在編制支護方案的時候，必須對煤巷井下掘進的具體情況進行充分考慮，充分發揮支護作用，保證煤巷道的穩定、安全，從根本上提高煤礦開采效率。

參考文獻：

[1]何洪亮.涼水井煤礦掘進作業中錨桿錨索選型及其依據[J].中小企業管理與科技，2014，（08）：173-174.

[2]賈林波.高預應力錨桿錨索組合支護技術在運輸下山掘進支護中的應用[J].煤，2013，（10）：18-21.

[3]于斌.高強度錨桿支護技術及在大斷面煤巷中的應用[J].煤炭科學技術，2011，39（08）：5-8，18.

[4]韋中成，邢凡雪.錨桿支護技術在煤巷掘進中的應用[J].山東煤炭科技，2014，（09）：62-63.