煤礦軟巖巷道掘進支護技術(shù)探討

房新亮

摘 要：在煤礦軟巖巷道的施工建設中，其掘進支護技術(shù)的應用關(guān)系到整個巷道的穩(wěn)固性，對于保證煤礦開采人員的人身安全具有重要意義。在煤礦軟巖巷道掘進支護施工過程中，由于軟巖強度低，圍巖應力水平較高，巖層中的粘土礦物質(zhì)會吸水膨脹，影響到支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要通過提高圍巖強度、圍巖支護表力等方式來降低巖層變形對掘進支護施工的影響，目前普遍采用的軟巖巷道支護技術(shù)錨桿聯(lián)合支護技術(shù)與錨網(wǎng)噴支護技術(shù)，需要根據(jù)煤礦開采區(qū)域的地質(zhì)特點來選擇合適的掘進支護方式。

關(guān)鍵詞：煤礦 軟巖巷道 掘進 支護技術(shù)

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10（a）-0049-02

我國煤礦資源豐富，大部分都是通過井工開采的方式獲得。井工開采煤礦其技術(shù)要求較高，開采不合理會對當?shù)氐刭|(zhì)結(jié)構(gòu)以及水文條件造成毀滅性的破壞，而且會威脅到采礦人員的生命安全。近年來，煤礦開采事故頻發(fā)，主要事故類型為頂板災害，由于開采技術(shù)不到位，開采方案設計不合理，隨著開采面積的擴大，煤層上面的頂板巖層失去支撐，在上覆巖層壓力的作用下就會發(fā)生變形，若無法及時支護或支護強度不夠，工作面頂板巖層將斷裂而冒落，造成人員傷亡[1]。因此，煤礦軟巖巷道掘進支護技術(shù)的發(fā)展與煤礦開采的安全性息息相關(guān)。

1 煤礦軟巖巷道掘進支護施工

1.1 煤礦軟巖巷道掘進支護難點

在煤礦軟巖巷道掘進支護施工過程中，由于地下巖層的構(gòu)造特點和地質(zhì)特性，會給施工帶來一定的難度，主要有以下幾點：（1）軟巖強度低，巖體易破碎，難以確保巖體支護的穩(wěn)定性。煤礦區(qū)域的軟巖多為泥巖、砂質(zhì)泥巖以及炭質(zhì)泥巖，其強度較低，呈節(jié)理發(fā)育狀態(tài)，受力易變形破碎，難以進行支護施工；（2）圍巖應力水平較高，使巖層轉(zhuǎn)變?yōu)檐泿r狀態(tài)。隨著煤礦巷道開采深度的增加，巷道集中應力不斷加大作用于圍巖，使其穩(wěn)定性降低；（3）煤礦開采區(qū)巖層中包含有多種粘土礦物質(zhì)，吸水性強，遇水膨脹，在掘進過程中需展開有效的防水措施，以防在之后的開采過程中巖體雨水膨脹而坍塌[2]。

1.2 軟巖巷道掘進施工要點

根據(jù)對巖層變化特點及地址構(gòu)造的分析，可以通過優(yōu)化施工方案的方式解決施工過程中存在的難點。具體措施如下：（1）精確把握施工時間，在施工過程中，軟巖強度過低是一大難點，而除了本身巖層穩(wěn)定性低以外，圍巖應力升高導致其強度降低也是主要原因，在施工過程中圍巖有一段較短的自穩(wěn)時間，因此制定施工方式必須充分考慮圍巖的自穩(wěn)時間，嚴格掌控施工時間；（2）優(yōu)化巷道位置，在煤礦開采前，必須對周圍巖層的種類及分布進行細致的地質(zhì)勘探，合理設計巷道的掘進路線，盡量避開強度低的巖層，根據(jù)各個巖層的分布位置和地質(zhì)特性來計算巷道應力大小和方向，避開高應力區(qū)；（3）選擇合理的支護斷面，目前在煤礦軟巖巷道的支護斷面的施工中普遍會采用直墻半圓拱斷面，具有橢圓形和馬蹄形兩種，需要根據(jù)巖層的受力分析和巷道尺寸進行分析選擇，盡量提高支護結(jié)構(gòu)的強度，避免多次維修影響煤礦的開采；（4）提高圍巖強度，軟巖輕度低是巷道掘進支護施工的一大難點，在實際施工過程中人們通常會采用錨桿和注漿的方式來形成承載圈對圍巖進行加固，發(fā)揮其自承能力，提高其強度；（5）提高圍巖支護表力，軟巖巷道的支護效果與巖層表面的完整性呈正比，在施工過程中可以通過速噴水泥漿以及錨桿施加預應力的方式來改善圍巖的受力狀態(tài)，增強圍巖強度，保證巷道的穩(wěn)固；（6）剛?cè)岵?，在保證支護結(jié)構(gòu)強度的同時降低巖層壓力，軟巖巷道具有易變性和塑性流動的特點，支護結(jié)構(gòu)的設計因充分考慮到圍巖的變性，盡量提高圍巖的自承能力，使得支護結(jié)構(gòu)根據(jù)應力的大小以及巖層的輕度進行適當?shù)淖寜?、卸壓，或者進行有效的巖層加護。

2 煤礦軟巖巷道掘進支護技術(shù)

2.1 巖巷掘進技術(shù)

隨著機械自動化技術(shù)的發(fā)展，目前煤礦軟巖巷道的掘進普遍采用機械作業(yè)，以傳統(tǒng)的鉆爆法為主，主要機械化作業(yè)線有氣腿式鑿巖機配耙斗式（或鏟斗式）裝巖機、液壓鉆車配側(cè)卸裝巖機以及液壓鉆車配履帶式挖掘裝卸機[3]。機械化作業(yè)相對于人工掘進而言，工作效率大大提升，降低了人們的工作力度，大大縮短了煤礦巷道的挖掘建設時間。

在煤礦軟巖巷道掘進前，需要對巷道的掘進路線、巷道周圍巖層特點進行綜合分析，根據(jù)巖層的強度與穩(wěn)定性，結(jié)合工地現(xiàn)有施工設備，選擇合適的機械設備及掘進方式。主要采用的掘進方式有綜掘機掘進與鉆爆法掘進，各有優(yōu)點，其中鉆爆法常用于堅硬巖層的掘進，而綜掘機掘進其平均速度快，開掘出的巷道外壁光滑利于支護，支護構(gòu)架與圍巖緊緊貼合，其承載力較大。在掘進過程中，鉆爆法掘進需采用濕式鑿巖防塵，而綜掘機掘進需采取濕式除塵風機除塵。

2.2 軟巖巷道支護技術(shù)

在煤礦軟巖巷道的掘進支護施工過程中，通常的施工過程為初次支護、二次支護以及地板支護管理，必須嚴格按照支護施工規(guī)范進行操作，綜合分析巖層的受力因素，通過提高巖層強度和自承能力，提高支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保巷道的強度。

目前，煤礦巷道掘進支護施工中主要運用到的支護技術(shù)有錨桿聯(lián)合支護技術(shù)與錨網(wǎng)噴支護技術(shù)。錨注支護技術(shù)主要用于對已挖掘好的圍巖進行噴漿封閉處理，避免其變形或風化，隨后將注漿錨桿打入圍巖中，進行注漿加固施工，可以改變圍巖的結(jié)構(gòu)，提高其承載能力和抗壓強度。錨網(wǎng)噴支護技術(shù)同樣能有效提高巖層的穩(wěn)定性和承載能力，保證巖體的整體性，在具體施工過程中的具體技術(shù)有U型鋼錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護技術(shù)以及砌碹技術(shù)，具有及時有效、緊密性高、柔性好的特點[4]。在施工過程中，通常會根據(jù)巷道巖層的分布來選擇合適的支護系統(tǒng)，比如，高應力軟巖選擇強力錨桿組合支護系統(tǒng)，易破碎軟巖選擇錨注一體化支護系統(tǒng)，而低強度高膨脹性軟巖會選擇錨噴支護與混凝土整體碹復合支護系統(tǒng)，不同的巷道分段可選擇不同的支護體系。

3 結(jié)語

近年來，煤礦事故頻發(fā)，大量小煤礦由于安全生產(chǎn)條件不齊全而關(guān)閉，引起了人們對于煤礦生產(chǎn)安全技術(shù)研究的重視。煤礦事故中頂板災害為主要事故類型，其發(fā)生原因與煤礦巷道掘進支護施工過程有關(guān)，煤礦巖層地質(zhì)構(gòu)造錯綜復雜，軟巖強度低，圍巖應力會隨著巷道的深入挖掘而增加，會影響到整個巷道的穩(wěn)固。因此在施工過程中，必須對煤礦開采區(qū)的巖層分布及結(jié)構(gòu)特點進行細致的勘測，選擇合理的掘進路線，設計合理的支護構(gòu)架，一次支護到位，避免巖層變形而造成的二次支護與巷道維修，確保煤礦開采人員的安全性。

參考文獻

[1] 楊士元.煤礦軟巖巷道掘進支護技術(shù)[J].能源與節(jié)能，2016（5）：161-162.

[2] 王楠.淺析軟巖礦井巷道掘進頂板支護技術(shù)[J].化工設計通訊，2016（4）：77-78.

[3] 潘春鳴，張景公.淮南礦區(qū)深部軟巖巷道掘進與主動支護技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導報，2015（13）：42-43.

[4] 師培俊.煤礦巷道掘進施工與支護技術(shù)研究[J].能源與節(jié)能，2015（9）：65-66.

[5] 鄧中新.昭陽煤礦軟巖巷道掘進支護技術(shù)研究[J].能源技術(shù)與管理，2013（5）：62-63.