淺談采煤工作面上下順槽支護研究與應用

張承超

摘 要：2017年3月4日“兩會”時對煤礦安全檢查，煤礦主場地開工率不高，煤炭資源持續低下，需求量大的情況下，煤礦銷售良好，庫存低，一部分區域煤價格再次上漲。由于之前采煤成本倒掛影響，部分貿易商港口發運熱情下降，然而近幾日港口價格漲幅高于產地價格漲幅，貿易商利潤空間增大，煤炭發運量相應增多很多。當前來說終端補庫需求還比較旺盛，長時間量供不應求的情況下，加大市場煤采購，支撐短期煤價格的上漲，煤礦厚煤層進行開采至關重要，采煤工作面上下順槽支護應用就更加重要。

關鍵詞：采煤 工作面 上下順槽支護

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（a）-0072-02

煤礦資源屬于不可再生資源，資源的開采要求比較嚴格，難度也十分大，加上開采深度的增加難度也不斷增加，導致礦井深度大時變形很嚴重，一部分礦井巷道的維護十分艱難，常常出現巷道的變形，給開采過程帶來更大的難度。巷道不堅固，導致巷道要常常維護翻新加大了開采成本，安全系數下降，不但減少了經濟效益還有許多的安全隱患。為解決這一系列的問題，該文淺談采煤工作面上下順槽支護研究與應用。

1 煤礦開采巷道的特征

1.1 煤礦巷道上、下全部處于煤體中

煤全處于煤體中，煤層與頂部的巖石相比結構碎裂并且疏松，強度也低一些，巖石層和煤礦層交界的地方容易出現相互離層的情況，巷道周圍的巖石層破壞直徑大。

1.2 頂板巷道活動不規則

頂板巷道活動不規則，下巷道主要受到底鼓與片幫的影響，主巷道受到頂板的擠壓作用力，頂板的變形和巷幫的破壞力，開采煤礦作業中兩種影響會相互疊加，越發增大了礦壓的激烈度，頂板巷道活動不規則，一般都是由煤礦巷道的變形和巷道的位移引起的。

1.3 煤礦煤層厚度大，煤礦結構不均

煤礦煤層厚度大，煤礦結構不均，煤層的厚度突然發生改變，傾角突然發生改變造成了煤體起始的平衡，開采過程中的構造應力會與開采應力集中在一起，形成了疊加，不僅造成了應力的集中和煤體變形的不均勻發展，還導致了應力新的分布，造成多余的載荷，加快了煤體壓力帶的出現和發展。

2 采煤順槽支護的方案

2.1 順槽支護原理

巷道開挖時巷道周圍一定直徑內的巖石原有的巖應力再次分散排布，巖體失衡，巷道頂板改變原來形態、截面收斂。開挖過程中巷道周圍或者支護結構上所產生的力統稱為廣義的圍巖壓力，如果擾動應力不大于圍巖的彈性形變最大值的情況，圍巖自身能承擔下應力荷載，但是擾動應力超過圍巖的彈性形變的最大值時，圍巖不能夠承擔應力荷載，這種情況下就必須采取支護結構與圍巖共同承擔應力，才能夠承受住外來荷載。

2.2 順槽支護方案設計

2.2.1 單獨使用錨桿支護

錨桿支護適用于巷道圍巖巖體相對完整，以及加固巷道巖體比較穩定的情況，一般圍巖的巷道巖體都不夠穩定完整，所以，達不到支護要求的效果，容易發生安全事故。

2.2.2 單獨錨桿支護的弊病

（1）錨桿支護中預測應力偏低。經過長時間對礦壓的觀察與分析，礦井軟巖煤巷挖掘圍巖變形到一定范圍以后，一般的普通錨桿和金屬支架就會遭到一定程度的損壞甚至直接破壞，唯一的辦法就是再安裝錨桿和金屬支架是提高金屬支架以及錨桿的預應力，做好前期的安裝工作不僅為工程的進度打下了堅實的基礎，還有效地減緩甚至消除初期巖層軟弱面的離層現象，巖體破壞得到一定程度的減緩，工程事故的發生率也大大降低。初期圍巖變形得到一定的控制，從而增進工作進度，實現快速增阻，想要在巷道掘進期間將圍巖的變形量減小，只有在高阻的情況下，在安裝錨桿和金屬支架是施加高預應力，在安裝過程中如果沒有施加高預應力或者預應力不夠，隨著巷道的掘進，錨桿和金屬支架承受的荷載量越來越大，就會出現以上的情況。如果在安裝時給予錨桿和金屬支架較高的預應力，隨著巷道掘進錨桿和金屬支架就能夠有效地抑制圍巖的變形。錨桿支護在我國的礦道或開采過程中是必不可少的工具，但在施工過程中安裝是工作人員都忽略了對錨桿和金屬支架施加較高的預應力這一重要步驟，導致在工程進行中問題百出，大大延誤了工程進度，也有因為這一因素導致技術人員對數據的估算出現了偏差，出現了工程事故，因此，只有對錨桿施加較高支護預應力的技術需要改進，才能實現對巷道的長期維護。

（2）監測儀器不合格。在工程過程中，因為監測儀器的準確度或監測技術的缺陷，導致不能完全反映出錨桿支護的效果，以至于不能反映出圍巖的變形量。

（3）錨桿和支護材料不符要求。錨桿和金屬材料的質量才是支護的基礎，材料質量不能達到工程需要的要求直接影響錨桿的支護質量，例如：加工的螺紋質量、鋼材質量等直接影響整個支護工程的質量。

（4）錨桿支護策劃方案不合理。在我國已經制定了錨桿支護規范，但是許多工程卻在地質疏松的特殊條件下為了解決成本導致支護強度不足出現安全事故，多數工程都采用工程類比法，參數確定不合理、支護形式不合格，導致不僅浪費了工程材料，還投出了更大的成本。

（5）工作人員缺少專業技術水平。由于施工人員缺少專業的技術，沒有足夠的責任心，在施工中通常出現巷道巖面坎坷不齊，錨索托板、錨桿不緊貼巖面導致錨桿、錨索沒有預應力，許多施工人員忽視了安裝錨索和錨桿的重要性，對錨桿的支護不夠了解，對錨桿安裝的整個操作流程管理不到位。因此，需要專業的技術人員對施工人員進行一定的指導和管理。

2.2.3 錨桿和錨索共同支護

（1）錨桿和錨索。作為煤巷巷道最通用的支護形式，錨桿和錨索聯合支護的基本原理就是提升圍巖自身承受荷載的能力，通過錨桿和錨索的聯合支護對圍巖起到一定的支護作用，配合金屬網、工字鋼梁等使用，再選擇合適的錨桿參數和支護形式不僅能提高支護質量，還可以降低工程成本。

3 順槽支護的情況

順槽的支護方式一種為鋼性支架，這樣的形式的支架雖然可承受的力量較大，但是可收縮性比較小，在巷道掘進的過程中圍巖的荷載逐漸增大，如果超過鋼性支架的可承受能力，鋼性支架就會遭到一定程度的損壞變形，使圍巖失去控制，增大巷道維護人員的工作量，從而影響工程進度。另一種是可縮性支架，可縮性支架的工作阻力可以隨著荷載的增大而增大，收縮性較大，在合理的設計支護后，可以完美地控制圍巖的變形。

4 結語

采煤工作面上下順槽支護應該根據具體的巷道土質和實際條件，經過技術人員科學性的計算分析，選擇合適的支護方式，同時錨桿和錨索的合理運用，配合金屬網、鋼帶等支護工具能夠保證圍巖的變形和破碎松散。錨索和錨桿的共同配合可確保頂板和圍巖斷面的安全，綜合解決采煤工作上下順槽的支護問題，同時降低了工程的開采成本，保證了工程的進度，減少了采煤過程中的安全隱患。

參考文獻

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