對煤礦支護技術與設備的分析

侍愛軍　徐瑞靜　周榮哲（山東宏河礦業集團嘉祥紅旗煤礦有限公司，山東　濟寧　272000）

對煤礦支護技術與設備的分析

侍愛軍徐瑞靜周榮哲
（山東宏河礦業集團嘉祥紅旗煤礦有限公司，山東濟寧272000）

本文對煤礦施工中的巷道支護技術等相關技術開展了深入的分析，并預測了巷道支護技術在煤礦生產中的發展前景。

煤礦；巷道支護；單體液壓支柱

1　前言

我國的工業生產以及人民的日常生活都需要使用大量的煤炭，是煤炭利用大國。我國的煤炭儲量雖然較多，但在長期的開采中也頻臨匱乏。再加之我國煤層的深度都是很大的，所以開采起來的難度很大。且進行深層煤礦的開采工作時，都需要設立井下巷道，為保證煤炭開采工作的安全性，就必須科學、嚴格的進行巷道支護工作，這樣才能保證巷道整體結構的穩定性，促進煤炭開采工作的順利進行。現今，我國的煤炭年產量日益走高，但開采工作中所面臨的問題也越來越多，因此，巷道支護工作的復雜程度也在不斷的提高。但作為煤炭開采業的工作人員，必須不斷的深入這方面的研究，以保證煤炭開采工作的高效開展。

2　煤礦巷道支護理論

煤礦的生產工作能否順利開展幾乎取決于巷道支護工作的質量，因此，必須將巷道支護工作作為煤炭生產的重中之重。這些年的發展過程中，我國的煤炭產業也取得了較為喜人的發展成果。主要包括下列幾種先進的支護理論：（1）新奧法支護理論：是在奧法支護理論的基礎上，經過大量的實踐研究和改進，同其他學科的研究成果，尤其是地質動力學的相關研究成果進行交叉融合而形成的效率更高、可靠性更強的一種支護技術，這一支護理論的特征為：使用早強噴射混凝土來密封巷道周邊，并進行密貼支護工作；做好圍巖加固工作，避免其在以后的工作中出現問題，使用錨噴支護來增強其承載能力；圍巖加固好后還需對其評估，如果質量較低還需開展二次支護工作；如果出現了圍巖裂痕、破碎等問題，則需進行注漿加固工作；進行設計工作時要綜合考慮環境的影響，并設立適應性較強的動態模型；施工期間要對施工工藝進行適應性的特征，更好的保證煤炭開采的順利進行。（2）聯合支護理論。這一理論和針對性強的支護技術相比具有更強的穩定性，但這一穩定性是針對圍巖整體而言的。很多研究人員在長期工作過程中了解到，井下巷道特別是圍巖地質、環境含未知因素較多的煤礦巷道內，只增強支護結構的強度可能會起到反作用，也就是說巷道的支護穩定性可能會因此而降低。這時由于區域強度的增強并不能避免圍巖變形問題的發生，在長期的外力及環境影響下，圍巖還是會發生明顯的變形的，所以，在設置支護結構時一定要使用科學的工作方式，要促進圍巖整體穩定性的增強，這樣才能避免支護性能降低問題的發生。若巷道的地質環境很復雜，則這一工作方式的成效是十分顯著的。但這一技術也有其缺點，主要表現在：測定巷道圍巖的各項參數時只能集中在某一時間點，可是地質狀況時處于變動中的，這便會使圍巖的穩定性慢慢的降低，當到達某一臨界值后，巷道的穩定性就會顯著降低。所以，使用聯合支護方式并不能確保巷道的長期穩定，并且還會增加后期維護工作量。（3）圍巖強度強化理論。此理論是由我國專家侯朝炯提出的，其原理就是借助錨桿支護來增強圍巖的強度。由于錨桿支護能使圍巖的應力狀態發生改變，進而提高圍壓，所以能從根本上增加圍巖的承受力，并且還可以增強區域巖體的峰后強度、殘余強度。

3　使用頻率較高的礦井支護技術

3.1單體液壓支柱技術

單體液壓支柱技術已有30多年的發展歷程，因此科學性較高、使用范圍也很廣。在各個煤礦井中，都需要進行臨時支護工作，若煤礦使用年限較長，則極易出現煤礦坍塌等事故。但是，使用單體液壓支柱可以使礦井的安全性大大提高，有效避免這一問題的發生。這一技術科依據注液形式的差異分成外注式、內注式兩類。前者的優勢是工作簡單、方便維護，對于工作條件沒有太多的要求，它類似一個油缸，升柱靠外部供液管路系統（包括液壓泵站），動力介質為乳化液。內注式采用機油作為介質，它的外形像油壓千斤頂，并且要手動升柱。

3.2巷道錨桿支護技術

錨桿即桿狀錨栓體，在加固工作中經常使用這一設施，一般將其放于巷道的圍巖中。使用這一技術時，要先在巷道的圍巖上鉆孔，我們將其叫做錨桿孔，而后在孔中安放錨桿，這樣便能起到較好的圍巖加固效果。現今，我們在進行煤礦的巷道支護工作時頻繁的使用這一技術，實際工作也表面，這一技術的支撐效果是非常好的，它的工作原理主要包括：（1）懸吊作用。其實就是把錨桿可能會發生掉落的圍巖懸掛在硬度較高的巖石上，在懸吊力的影響下減小圍巖的重力作用，進而起到加固作用。（2）減跨作用。巷道內所設置的錨桿可以有效降低壓力拱的高度以及跨度。（3）組合梁作用。錨桿把組合板壓緊之后，各層板梁結構便會產生一個整體，擠壓力以及拉伸力也會因此而分散，最終便能使板梁的抗彎強度和承載力得到提高。（4）圍巖補強加固作用。巷道深處圍巖內的巖石是三向受力的，但巷道附近的巖石卻是二向受力的，這會導致抗壓強度的降低，所以圍巖極易在巨大壓力的作用下發生形變。如果能使圍巖維持在三向受力狀態，就能有效的提高其強度。

4　降低煤礦礦井支護的成本

現今，煤炭行業研究的重點就是咋保證支護結構穩定性的基礎上減少支護成本，若不考慮支護成本的降低，則會影響煤炭企業在行業內的競爭水平，制約煤炭企業的長遠穩定發展。所以，探究低成本的礦井支護方式對于煤炭企業的長遠穩定發展有著非常重要的意義。（1）擴大巷道斷面的面積和緩沖面積，這樣能降低維修工作的總量，降低維護成本和人工成本。（2）要科學的確定巷道各點的受力。通常要將主要受力點設置在兩肩或兩角，并注重提高支護總量，避免出現多余的錨桿加密和多打錨索的問題。（3）科學的確定支護參數，應結合煤巖層的特征，在深入分析及模擬實驗后，選擇最合理的支護參數。比如，要深入分析巷道的頂板巖層地質狀況和煤壁的硬度，并選擇最為適宜的支護邊距，這樣能有效減少支護成本。（4）要使用最適宜的支護設施，并非要一味的選用最好的支護設施。完成評估工作后，便可以在一些區域使用自制加工幫錨桿和舊鋼絲繩來取代支護設施，這能有效的縮減材料成本。

結語

總之，在煤礦生產過程中，必須不斷的提高巷道支護工作的水平，只有這樣才能保證煤礦的安全，促進生產效率的提高，并在保證工作質量的基礎上有效的降低成本，促進煤礦企業實現經濟效益的最大化。

[1]康紅普，王金華.煤巷錨桿支護理論與成套技術[M].北京：煤炭工業出版社，2007.

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