煤礦巷道支護技術的研究與應用

陳光華+孟浩+李立立

摘 要：煤礦巷道是煤礦運輸和開采的主要通道，巷道狀況良好與否是煤礦巷道開采的前提和基礎，巷道支護是煤礦開采的重要工作部分，巷道的支護情況是減少煤礦事故發生和提高開采效率的重要保障，伴隨對煤礦開采量的不斷深入，對煤礦巷道支護提出更高的要求，目前我國煤礦開采巷道的主要支護技術包括木支護、鋼支護及錨桿支護等，錨桿支護技術成本低技術成熟，被廣泛應用于煤礦巷道支護中，本文主要介紹煤礦巷道支護的類型，分析煤礦巷道與圍巖相互作用之間的關系，著重介紹錨桿支護的應用及煤礦巷道支護技術中的問題進行分析探究，為煤礦巷道支護提供參考。

關鍵詞：煤礦開采；錨桿支護；煤礦巷道

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.055

0 引言

我國煤礦開采主要以井下開采為主，隨著煤礦資源需求量的加深，煤礦開采不斷深入，對煤礦巷道的需求超過傳統巷道支護的技術，為保持煤礦巷道圍巖的穩定和巷道的暢通，我國煤礦企業開采引入先進技術和現代化設備，在多種支護方式中錨桿支護是主要支護方式，廣泛應用于煤礦巷道中，錨桿支護與棚式支護相比，錨桿支護可以減少作業人員的勞動強度，降低巷道支護的成本，因此在巷道支護中得到應用，但目前我國煤礦巷道支護存在一些問題，我國需要認清問題的基礎上進行相關措施的改進，保證煤礦巷道的順利作業。

1 我國煤礦巷道支護的主要形式

我國的煤礦開采按巷道支護對圍巖的作用力不同將巷道支護分為四類：在巷道圍巖表面的支護方式、支護力在巷道圍巖表面和圍巖內部的支護方式、可以提高圍巖強度且改善圍巖力學性質的支護方式和降低圍巖應力改善圍巖應力狀態的支護方式四種

（1）砌碴支護是我國煤礦巷道中應用較早的支護方式，適合在大型巷道中使用，主要是根據支護力作用在巷道表面的支護為主，主要的支護材料分為料石、現澆混凝土等，但該支護方式支護成本較高，勞動強度較大，無法適應大型圍巖的巷道。

（2）棚式支護的支護力主要在圍巖內部和外部的支護方式，按照支護材料分為木支護、鋼筋混凝土支護等，但木支護已被淘汰，按照斷面可以將棚式支護分為梯形、拱形和圓形支護，棚式支護同樣是一種被動支護技術，支護時支架無法貼合巷道表面，控制變形能力較差，遇到復雜地質無法滿足支護要求，加上棚式支護支護效果差，成本高，逐漸被錨桿支護代替。

（3）錨噴支護發展到目前為止已有50多年歷史，錨噴支護可主動加固受風影響的圍巖，能充分發揮圍巖的自承載力，錨噴支護時煤礦巷道支護的主要支護形式，被廣泛應用于煤礦巷道中

（4）注漿加固和復合支護，在破碎巷道中，傳統的棚式支護和錨桿支護無法滿足支護要求，可以通過圍巖注漿的途徑進行圍巖周圍的加固，在破碎巖體內將破碎巖體加固，改善周邊圍巖受力機構提高自身承載力，可根據不同地質條件選擇不同的支護方式；復合支護方式是通過采用兩種及以上的支護方式對巷道進行聯合支護，復合支護方式可以做到優勢互補，更廣泛的適用于不同支護方式內。但該支護方式成本和較高，速度慢，無法形成統一，因此需要選擇合理的支護方式才能達到預定效果。

2 煤礦巷道支護的主要理論

我國巷道支護方式的理論支護方式有多種，在實際操作中起到重要作用，目前主要的理論有新奧法支護理論、聯合支護理論、松動圈支護理論和圍巖強度強化理論等，下面對幾種常見理論進行分析：

（1）新奧法支護理論，新奧法支護理論主要采用需要多種支護原理，主要依靠完成巷道的爆破，加固存在安全隱患的圍巖時主要采用錨噴支護技術，提升圍巖的自身承載力，并將潛在巷道中的混凝土進行錨噴支護方式，對破碎的圍巖實行加固注漿，形成承載圈，并將周圍的巷道加密支護，達到加固支護的目的。

（2）聯合支護理論，煤礦井下作業環境復雜多樣，面對復雜困難的巷道，需要提高支護的強度控制圍巖變形，先柔后剛，進行穩定的支護手段，聯合支護廣泛應用于復雜困難的巷道中，但隨著開采深度的加深，圍巖巷道的聯合支護技術受到挑戰，需要多次維修才能預防圍巖變形。

（3）松動圈支護理論，煤礦巷道在開采顧成中出現松動圈，圍巖變形的過程是松動圈變形膨脹，因此松動圈的支護原理主要是支護變形膨脹的碎石，膨脹范圍越大，圍巖變形就會越大，對巷道支護困難就越大，因此需要根據松動圈大小的不同，制定相應的支護條件和形式。

3 煤礦主要巷道支護技術的分析

隨著開采深度的不斷增加，我國煤礦開采井下作業環境惡劣，巷道中軟巖占有很大的成分，煤礦軟巖巷道具有頂部巖層軟，圍巖強度弱，遇水容易造成巷道的膨脹，對巷道支護方面有很大的阻礙，部分煤礦頂板采用砂質類巖層，松散且易碎，抗壓能力較弱，當出現較大的震動時會出現崩塌的情況，因此，為穩定和提高巷道的穩定，避免圍巖的拉伸和變形，錨桿支護技術提到廣泛應用，在軟巖巷道中使用錨桿支護可以大大降低巷道的變形，確保井下作業人員的安全開采。

錨桿支護技術主要是適用于被動破壞情況下的軟巖，對錨固圍巖的應力狀態進行改變，可以更好的控制圍巖的變形，煤礦開采時巷道圍巖應力受重力影響，支護體承受較大的壓力，需要采取加強支護體的措施，提高支護體的抗壓力，控制軟巖巷道的大量變形；軟巖巷道受應力作用容易出現膨脹的情況，造成圍巖周圍不同程度的變形，通過錨桿二次支護技術，既可以保持一次支護的支護框架，又可以提高支護強度，二次支護技術不僅可以控制圍巖開采中出現的大量變形，還可以排查巷道內圍巖的具體情況，根據巷道的具體情況進行針對性的支護，加強錨噴支護技術和錨桿支護，加固軟巖巷道。

4 結束語

綜上所述，煤礦企業隨著社會經濟的發展對巷道支護提出更高的要求，不同的礦區地質條件不同，應該選擇合適的支護技術，改變和預防巷道變形，提高巷道的穩定性，引進先進技術，采用錨桿支護或二次支護措施，實行科學合理的支護技術，為有效提升煤礦開采奠定基礎，確保井下作業人員的安全，增加煤礦企業的經濟效益。

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