煤礦井下巷道支護方式及架設金屬棚支護技術

楊家旺

摘 要：在煤礦掘進的過程中，由于地質條件被破壞，導致圍巖的原巖應力發生了改變而重新分布。掘進空間的上部巖體應力轉移到煤壁上方，因此煤壁上方的應力相應的增加了，重新分布的應力高于原巖應力，這種應力就是支承壓力，要確保煤礦開采的效率和安全性，采用恰當的煤礦巷道支護技術是非常必要的。

關鍵詞：煤礦開采；井下巷道；煤礦支護

對于煤礦企業來說，煤礦巷道掘進是一項復雜的工作，安全影響因素眾多，在具體作業當中，不僅需要根據煤礦地質條件控制掘進速度，還要恰當的選擇作業設備和作業技術對井下巷道進行有效支護，才能最大程度保證作業安全性和質量。

1 巷道支護方式簡介

根據巷道支護技術的原理，可以將巷道支護技術分為主動支護和被動支護。其中主動支護主要使用支架，也就是采用人工加固的方法對巖體進行加強，利用圍巖自身的應力來提高巷道整體強度的支護方式，主要技術有噴射混凝土支護、錨桿支護、錨網支護和噴漿支護等。根據支護時間長短，可以將支護技術分為永久支護和臨時支護；被動支護也就是直接對巖體進行支撐的支護技術，主要技術方式是石材整體式支架，也就是使用鋼筋混凝土、混凝土或者料石，砌筑整體連續式的支架，常見的支架形狀有拱墻、半圓拱和三心拱等。水平巷道和傾斜巷道由于地質條件不同，對于支架也有不同的要求。傾斜巷道由于巷道存在傾角，巷道頂板和重力方向不是垂直的，因此應力可以分解成與巷道頂板平行的力和與巷道頂板垂直的力，與巷道頂板平行的力就是方向向下的推力，支護的作用就是減弱或者消除方向向下的推力，因此支架與巷道頂板垂線之間應該有一定的夾角，這個夾角就是迎山角。

2 幾種煤礦井下巷道支護技術分析

2.1 錨桿支護技術

錨索和錨桿聯合支護是近年來應用較為廣泛的支護方式之一，通過連接鋼體、金屬架構網和工型鋼架體，來實現對煤礦巷道的組合支護，選擇合適參數的錨桿，并對支護結構進行優化設置，能夠為煤礦井下巷道提供成本更加低廉、質量較可靠的支護方式。傳統支護方式是被動受力，而錨索和錨桿組合支護則是主動提供力支撐結構的支護技術，將支護結構和圍巖進行良好的配合，從而實現將承載力合理的分配到支護各個部位的目的。

錨桿支護技術施工的具體方式為：首先，使用鉆具打出錨桿眼，將前探梁升起形成撐起結構，將鋼架結構撐起在前探梁結構內，使用相應的工具清除前探梁支撐結構內的雜物，確保作業不受到雜物影響。將結構固定好后對錨桿進行打眼，需要逐個進行，打眼完成后，將鋼體架放置在工作面內，按照距離逐個設置鋼架支護，一直到作業完畢；然后進行錨桿安裝作業，將地錨桿安裝在已經打好的眼內，將碎煤屑清理干凈，錨桿固定好后，使用鉆具攪拌樹脂，時間為0.5～1min，樹脂凝固后將鉆具取出，在15min內安裝好托板和螺絲，托板必須和圍巖緊密貼合；錨桿和錨網之間應該有10cm左右的間距，并且錨桿方向和煤層方向應該是垂直的，錨桿和頂板之間的角度要大于75°，對于不符合螺紋外露標準的螺絲要重新安裝。在煤礦井下巷道中，錨網支護每300根要進行一組錨桿拉力抽測，每組9根，抽測時要做好標記；最后，要安裝鋼架支護結構，鋼架結構和支撐結構的高度不應小于260mm，使用纜線卡環來固定纜線，安裝完鋼結構要測試是否符合標準，如果符合則繼續安裝纜線，分段施工，每一段施工完成后要固定鋼架和纜線為主，確保鋼架之間的距離要大于10m并且不能出現傾斜現象。

2.2 其他支護技術

（1）錨索支護技術，這種技術的優點是能夠有效控制錨桿，控制非錨固巖層的變形現象，當煤礦井下巷道出現支護困難和低壓大的問題時，也可以利用錨網索支護技術，這種技術的優點之一就是能夠減少瓦斯聚集在巷道中，大大減少了煤礦掘進施工人員受到的安全威脅，錨索深入在穩固的老頂，利用其懸吊作用，大大增加了錨網巷道的安全系數，是深部復雜煤層優先選擇支護方式之一。（2）煤礦井下巷道在第一次掘進后，往往會出現變形和位移等現象，因此對于初次掘進后的支護技術要慎重選擇，初次掘進后一般選擇柔性支護結構，隨著掘進的不斷進行，用剛性支護結構來進行支護，這樣能夠有效減少巷道掘進過程中出現的變形和位移問題。（3）相對于其他煤礦井下巷道支護技術，最佳支護方式是圍巖和支護體結合的方式，這種支護技術在巷道薄弱處能夠發揮優良的作用，能夠最大化發揮圍巖的自承能力，讓圍巖的支護力降到最低，在巷道掘進中，首先要對圍巖進行錨網支護，確定最佳支護時間后，在圍巖的薄弱處進行預應力錨索施工，這種支護方式能夠充分發揮剛性錨桿的支護作用。

3 架設金屬棚支護技術

3.1 架設金屬棚的技術要點

首先，測量人員要劃定腰線和中線，用小線引一條中線將架設金屬棚的地段，將腰線引到兩邊并做好記號。然后根據中線找到柱窩的位置，按照腰線挖掘柱窩，確保柱窩的深度滿足需求，將腰線的位置在立柱上標記處理，并將立柱放在柱窩內，確保幫上的記號和腰線記號一樣，用線固定好立柱，確保立柱垂直。在梁上標記中線位置時，采用人工上梁的方式，作業人員至少有4人，在作業當中確保穩定性，將頂梁架到立柱上，梁柱之間應該緊密結合。

3.2 架設金屬棚應該注意的問題

相關作業人員對巷道的支護作業流程和標準必須有全面的了解，在架設支護前要準備好工具，檢查工具是否符合作業需求；如果巷道壓力較大，支架出現斷梁問題，要將損壞的柱體進行加固，修補金屬棚，在修理時金屬棚內不能有施工人員。

4 結語

綜上，在煤礦井下施工中，要根據具體情況采用恰當的支護方式，才能切實提高施工質量和施工效率，確保施工安全性。

參考文獻

[1]張金貴.候村煤礦井下巷道支護研究[J].煤，2015，（12）：35.

[2]張東明.高應力軟巖下礦井巷道支護[J].重慶大學學報，2007，（10）：107.

[3]關顯華.煤礦巷道支護專家系統應用研究[J].現代礦業，2014，（6）：80.

（作者單位：開灤能源化工股份有限公司范各莊礦業分公司）