關于煤礦巷道支護技術的深入思考

蘇偉

摘 要：煤炭是當前我國國民生產與生活中的主要能源，其需求量隨著經濟的快速發展日益攀升。在煤礦企業作業深度逐漸加深的情況下，煤礦開采過程中時常發生坍塌事故，對作業人員的人身安全帶來了很大威脅。而巷道支護技術，是煤礦開采中需要用到的關鍵技術，將其應用到煤礦巷道作業過程中，可優化巷道的穩固性，還可對巷道的變形情況進行有效的控制，從而為煤礦作業人員提供更為安全的工作環境，最終為煤礦企業獲得更大的經濟收益提供保障。本文就煤礦巷道支護技術進行了深入的探究。

關鍵詞：煤礦；巷道；支護技術；應用策略

在社會經濟快速發展的背景下，我國煤炭資源的開采量呈現出逐漸攀升的態勢，與此同時煤炭的開采廣度與深度也比以前有了顯著提高。而隨著煤礦開采深度與開采量的逐漸增加，各個煤礦企業對在重視開采技術優化的同時，也更加關注開采過程的安全性。為了有效預防煤礦開采過程中出現的坍塌事故，就需要煤礦企業積極借助巷道支護技術及時加固巷道的穩定性，這不僅可為作業人員提供更安全作業環境，而且還可提高運輸煤炭的效率。那么，如何科學而有效地應用巷道支護技術，是煤礦企業急需思考的問題。

1 煤礦巷道支護技術的主要分類

隨著煤礦施工技術的快速發展及科學技術的日新月異，當前煤礦巷道支護技術的種類眾多，現將最常用的幾種總結如下：

1.1 鋼管架支護

U型鋼管支架支護技術具有很好的承載力，通常應用在深度較大的礦井中，可有效發揮巷道支護作用。在應用這種煤礦巷道支護基礎的過程中，應合理處理與調質卡纜，要填充好巖石支護壁，只有這樣才能使得U型鋼管支架的支護作用得以充分發揮。在使用該支護技術時需要注意的是，應注意巖土巷道發生剝落與破碎現象的出現，因此不可單詞使用該技術，可將U型鋼管與錨噴技術聯合在一起使用，以較好彌補U型鋼支架單獨使用時的缺點與不足。因為U型鋼管支架支護技術具有很高的承載能力，因此有很大的推廣應用價值。

1.2 錨桿支護

錨桿支護是借助錨桿提高煤礦巷道的強度，從而對巷道巖層出現的變形情況進行有效的控制，從而增強巷道自身的穩定性。在煤礦巷道施工中應用錨桿支護技術，可綜合發揮懸吊與固拱綜合作用，可增強巖層的抗彎能力，以有效降低巖層出現層面脫落的可能性，從而增強巷道巖層的穩固性。在具體的應用巷道錨桿支護技術的過程中，應依照巷道的具體情況，構建出健全的錨桿支護體系，以全包設計的錨桿支護體系可充分發揮積極的支護作用。針對部門個性化的情況，設計人員應提高設計方案中錨桿支護技術的力度與強度，以有效預防煤礦巷道中巖層發生變形情況。

1.3 聯合支護

和傳統的單獨支護方式相比，如果可恰當運用聯合支護方式的話，就可獲得十分理想的支護效果。經常用到的聯合技術主要是錨桿錨索支護技術。在該類型的支護技術中，錨桿支護是借助錨桿等構件支撐圍巖，以有效增強圍巖應力等先關的承受能力。一般來講，錨索的主要作用是把圍巖自身具有的承載層和錨桿支護過程中衍生的承載層合理地連接在一起，從而使得巖體受力面積增大，最終明顯優化支護效果。這也是錨桿錨索支護技術的主要工作原理。在煤礦巷道施工中應用錨桿錨索支護技術，可對頂板進行較好的控制，從而充分發揮支護作用。在設計支護的過程中，設計人員應依據巷道的具體情況及實際技術水平，科學設計各種參數，以最大程度優化支護效益。

從以上文字可以看出，當前錨桿支護技術在煤礦巷道支護活動中應用范圍最為廣泛，是一種主要的巷道支護技術。

2 煤礦巷道支護技術的作用機理

傳統的煤礦巷道錨桿支護理論涵蓋有加固拱、懸吊、組合梁，在實際應用中這些支護理論在發揮積極作用的同時，也暴露出一些不足之處。依照數值計算及實測等研究成果與復雜困難煤礦巷道中的各種具體圍巖條件，本文對錨桿支護理論及高預應力理論的主要作用機理，進行了深入的思考。具體分析如下：①剛度在錨桿支護技術中處于核心地位，特別是錨桿自身多具有的預應力。因此煤礦巷道圍巖施工中設計支護方式的過程中，應依據煤礦巷道的具體情況恰當確定錨桿的預應力。并且，在預應力較高的情況下，應確保錨桿所具有的強度可較好地滿足相應的預應力需求。②在煤礦巷道中運用支護技術的主要目的，是對有效控制錨固區圍巖上出現的新裂紋、離層及裂縫產生的變形及破壞性，努力確保圍巖始終在受壓狀態中，從而大大降低甚至完全避免剪切破壞、彎曲變形、為延伸拉等狀況的出現，從而盡可能使得錨固區的所有圍巖都具有良好的完整性，最終顯著提高錨固區圍巖的強度與穩定性。③因為單獨一根錨桿其預應力產生作用的范圍非常有限，在這種情況下，要想獲得更為理想的支護效果，就需要利用金屬網、托板、鋼帶等構建，科學地將預應力合理地擴散到距離錨桿足夠遠的圍巖中。從這里我們可以看出，金屬網及鋼帶等護鏢構建在預應力支護過程中發揮著重大作用。④錨索的主要作用涵蓋：錨索可借助對煤礦巷道圍巖施加足夠大的預緊力，可將層理縫隙與節理縫隙擠緊、壓密，以有效提高相鄰兩個不連續面的抗剪力，最終從整體上增強圍巖的強度。另一方面，錨索可把錨桿構成的深部圍巖和次生承載結構連接在一起，以有效提高次生承載結構所具有的穩定性。

3 支護技術在軟巖巷道中的應用問題

在煤礦開采中軟巖巷道中應用支護技術的過程中，尤其是在回采的軟巖巷道中普遍存在嚴重的支護問題，是大多數煤礦企業生產中遇到的頑疾。一般情況下，在軟巖巷道中作業時，可借助單獨的、常規的錨噴支護與U型鋼支架等往往會使得因圍巖軟化而導致的過量變形失去控制，這其中出現的支護問題表現在3個方面：①因為圍巖表面具有較差的約束力，再加上高應力及構造應力的影響，通常較為薄弱的位置，極易導致支護體出現被破壞、過量變形、巖石松動等問題，從而形成巷道破碎區，進而引發圍巖自承圈被嚴重破壞狀況的出現。②在開挖巷道之后，作用于圍巖的應力會改變分布情況，甚至發生表形，從而使得支護體隨之有了巨大壓力，這一壓力與支護體自身的剛度關系密切，如果支護體增大剛度的話，那么其對壓力的抵抗能力就會隨之增加。如果支護體出現剛度過大的情況，那么其就無法很好適應巷道過快變形及開挖初期有過大變形的特點，從而導致巷道圍巖的支護體有不協調的變形，最終使其被眼中破壞。③當前最為常用的煤礦巷道支護方式是端錨錨桿支護，其構建出來的圍巖自承圈具有較小的厚度，通常來講，錨固完成之后，圍巖自承圈大概有0.6m厚，而這一厚度比錨桿桿體的正常長度要小很多，這不僅會浪費錨桿，而且還難以抵抗過大的圍巖壓力。

4 解決軟巖巷道支護問題的有效策略

從上文分析的煤礦軟巖巷道支護中暴露出來的一些問題我們可以看出，采用常規支護措施及單一支護措施，已經無法滿足當前煤礦巷道作業的需求。筆者依據自身多年從事與煤礦巷道支護活動有關的工作經驗，提出了一些應對策略。具體分析如下：①應提高支護網或噴層的強度與剛度，在部分較為薄弱的巷道中增加錨梁支護，以顯著增強圍巖表層所具有的約束力，從而有效預防破碎區進一步縱深發展。②如果圍巖只是被輕微破壞的話，應借助支護技術提高其強度，從而大幅增強軟巖巷道的承壓能力。在實際操作中，應先采用光面爆破方法，盡可能減少圍巖振動，以有效控制圍巖上的幻想裂隙，使得圍巖的強度從整理上得以保持。然后，盡可能確保巷道四周光滑而平整，最大限度避免生產集中應力情況的發生。接著，用新型的膨脹材料把錨桿孔充滿，從而形成全長錨固。③可合理、科學地開展二次支護。從某種層面上來講，在煤礦軟巖巷道中實施二次支護，可有效提高支護強度，可增強一次支護的柔性。在不降低軟巖巷道穩定性的前提下，可讓圍巖出現一定程度的變形，從而讓其充分釋放自身能量。在支護體后期，應確保支護體具有充足的強度與剛度，以實現較好地控制支護與圍巖過量變形問題。

總之，支護技術是煤礦巷道施工中必須用到的一種關鍵技術，尤其是在煤礦開采深度不斷增加的情況下，巷道支護技術的作用更加突出，其在加固巷道巖層、提高巷道穩定性等方面發揮著重大積極作用。因此，煤礦企業在巷道施工中應依據具體的情況恰當選擇合適的支護技術。不僅要實現降耗節能的目的，而且還應切實提高巷道的穩定性，最終為煤礦作業人員提供更為安全的作業環境。

參考文獻

[1]張傳寧，張勝功.煤礦軟巖巷道支護方式研究與應用[J].山東工業技術，2016，（23）：87.

[2]柯磊.基于動壓條件下“三軟”煤層巷道支護技術[J].煤炭與化工，2016，（12）：92-93，96.

[3]郭文臣.煤礦巷道支護技術研究[J].山東煤炭科技，2017，（1）：70-71，74.

[4]康紅普.我國煤礦巷道錨桿支護技術發展60年及展望[J].中國礦業大學學報，2016，（6）：1071-1081.

[5]李懷玉.煤礦巷道支護技術的研究與應用[J].煤，2016，（11）：56-57.

（作者單位：1.安徽理工大學能源與安全學院；2.淮南礦業集團）