煤礦支護技術的新進展

賈葉飛（中煤第一建設公司山不拉煤礦，內蒙古鄂爾多斯 017100）

煤礦支護技術的新進展

賈葉飛
（中煤第一建設公司山不拉煤礦，內蒙古鄂爾多斯 017100）

支護是實現煤礦安全高效的重要前提和保障，全國煤礦在支護改革和科技創新方面取得了重大進展。本文系統總結了機載臨時支護、松軟煤層沿頂掘進支護、無棚梁支護、深立井連接硐室群支護、千米深井支護、可回收式錨桿、頂板分類分區與巷道支護和煤巷錨注一體化等8種新支護技術產生的行業背景和適用范圍，對煤礦行業生產具有指導作用。

支護 煤礦 深井 松軟煤層

1 引言

煤礦支護關系到礦工人身安全與和諧礦區的建設，是煤礦實現安全高效的前提和保證，在煤礦安全生產管理中占有重要地位。近年來，全國煤礦在支護改革與科技創新方面進行了積極探索，頂板安全實現了事故起數和死亡人數五年連續大幅下降。2015年全國共發生煤礦頂板事故134起、死亡171人，與2010年相比分別下降了80.91% 和79.37%，極大地保障了煤礦的安全生產和職工的人身安全。

2 支護技術新進展

2.1 機載臨時支護

如果地質構造特殊，在掘進時采用竄管前探梁和支柱加橫梁臨時支護形式，不僅易造成新揭露頭面垮落，而且臨時支護作業時錨桿錨索及頂幫支護不能同時進行，嚴重影響掘進提效和安全生產。針對這種情況，晉煤長平公司采用鉆車與機載式臨時支護相結合的支護方式。該工藝穿管、移梁等傳統臨時支護工藝，一次截割兩排，雙排支護鋼、網同時架設，縮短了頻繁上網時間，且該支護頂架范圍為4平米，作業時前伸及側翻板可以全部伸出打開，將原來的被動支護改為主動支護，由“點、線”接觸變為了“面”接觸，降低了職工勞動強度，提高了掘進效率和安全系數。

2.2 松軟煤層沿頂掘進支護

近年來，隨著開采深度加大，部分礦井地質條件更顯惡劣復雜，松軟煤層的支護問題成為制約煤礦安全生產的一大技術難題。在準確掌握煤礦井下松軟煤層動壓巷道結構、圍巖強度等參數的基礎上，晉煤集團解決了松軟煤層動壓留巷困難和動壓巷道易變形、錨固力低等技術難題，針對性地開發出相應的支護系統，避免了巷道支護重復維修，實現了巷道一次性支護，為煤礦井下安全、高效開采提供了良好的保障條件。

2.3 無棚梁支護

有些礦綜采面回撤通道采用∏型梁和單體柱進行支護，每臺支架上2根∏型梁和支護2根單體柱，造成回撤面通道棚梁及單體柱較多，工人勞動量大，安全系數較低，管理維護難度大等一系列問題。永煤公司新橋煤礦探索了無棚梁支護技術，采用復合塑編網+4.2mM型鋼帶+Φ20×2000mm高強錨桿聯合支護，鋼帶沿工作面傾向布置，回撤通道頂板布置兩排鋼帶。該技術節約了大量材料費，減輕了職工勞動強度，提高了工作面回撤作業的安全系數和工人勞動工效。

2.4 深立井連接硐室群支護

隨著煤礦開采深度的增加，地質條件多變，地應力和斷面增大，煤礦深立井連接硐室群的支護在關鍵技術及設計理論方面一直困擾煤礦生產多年。安徽理工大學圍繞深立井硐室群圍巖擾動效應及演變規律進行深入研究，研發了系列新型支護結構形式，解決了以往設計方法缺少針對性、硐室群支護結構單一等多項技術難題。該結構形式揭示了煤礦深立井連接硐室群圍巖擾動機理，提出了優化空間布置、合理間距等設計方法，確保了硐室群圍巖和支護結構的穩定性，各深立井連接硐室群節省工期約0.5—1個月，實現了共計約9.4km深立井連接硐室群的建設與運營安全，具有較高的應用和推廣價值。

2.5 千米深井支護

隨著開采深度增加，巷道圍巖應力不斷加大，礦巷修維修工程量持續增加。為實現千米深井支護技術新突破，華豐煤礦推廣增加支護承載體厚度的錨桿快速安裝技術，將錨桿鉆機的攪拌、安裝一次完成，安裝一根錨桿由原來10至15分鐘縮短到30至40秒，降低了圍巖破壞程度，減少了圍巖自穩時間，提高了圍巖承載體強度。同時，該礦在受采動壓影響明顯的巷道，變被動破壞后修復為主動超前卸壓處理，采用開窗口卸壓巷道維護技術。

2.6 可回收式錨桿

礦山常規的錨桿大部分是一次性消耗，很少回收利用，不僅造成大量鋼材浪費，而且還影響采煤機割煤和工作面端頭的放煤率。晉煤集團自主研發的可回收式錨桿在原有螺紋鋼式錨桿的頭部增加塑料粘結套，塑料粘結套的前端增加鉆頭螺母，可回收式錨桿使用完畢后，反轉尾部螺紋處的平口即可實現回收。該技術填補了國內支護技術的又一空白，已進入推廣應用階段，具有較好的推廣價值。

2.7 頂板分類分區與巷道支護

頂板類型變化大、基巖薄、煤層埋藏淺、風化層厚等地質條件極易導致頂板支護難的問題，極大地影響礦井的正常有序生產。為使采空區處理方法、巷道支護方案、支架參數確定和工作面支架選型更加合理，陜北礦業公司對淺埋煤層巷道頂板分類、直接頂分類與基本頂分級，以及分區預測方法和巷道支護技術進行了系統研究。研究建立了淺埋煤層基本頂分級、巷道頂板圍巖、直接頂分類等的預測模型和方法，提出了淺埋煤層巷道頂板圍巖分類的指標和方法。提出了錨網噴桁架錨索聯合支護、錨網梁支護、錨網支護、錨網索梁支護、錨噴支護、錨桿錨索支護以及可伸縮性鋼支架支護、梯形鋼支架等8種煤層巷道支護設計基本形式。該項成果對淺埋煤層頂板分類理論和方法、巷道頂板支護與工作面頂板管理技術的發展具有重要的促進作用，在鄂爾多斯盆地、西北等地區淺埋煤層開采過程中頂板分類與支護方面具有廣闊的推廣應用前景。

2.8 煤巷錨注一體化

在科學研判巷道變形機理和規范優化錨注一體化支護方案的基礎上，冀中能源邯礦集團開發出了大變形煤巷錨注加固施工工藝技術。該技術揭示了雙殼支護條件下煤巷圍巖應力、位移和破壞規律，實現了錨注加固材料與工藝、煤巷“雙殼支護”理論、錨注支護設計方法有機結合在一起，形成了大變形煤巷錨注支護一體化一次成巷技術體系。經現場應用，該技術有效保持了圍巖的穩定性，極好地控制了煤巷大變形，取得了良好的經濟效益。

3 結語

煤礦地質條件千變萬化，支護技術應根據具體工作面進行選擇，并對相關問題有針對性地提出解決方案，才能使支護工作具有較強的可行性、經濟性和安全性。