煤礦巷道支護技術的研究和應用

王 華

（山西華實礦山設備有限公司，山西 太原 030024）

煤礦巷道支護技術的研究和應用

王 華

（山西華實礦山設備有限公司，山西 太原 030024）

我國煤礦開采有了新的發展趨勢，煤礦資源的利用越來越趨向于多元化和多樣化的發展趨勢，但是煤炭是不可再生資源，其開采量越來越少，并且從實際的情況上來看，煤炭資源的穩定性較差，較為常見的是支護較為困難的軟巖巷道。文章針對煤礦巷道支護理論與設計方法等內容進行了分析，并對煤礦巷道支護技術的應用進行了闡述。

煤礦巷道；支護技術；煤礦開采；煤礦資源；能源開發

從目前的情況來看，我國在能源開發方面還有待完善，目前所運用的能源大多都是屬于不可再生資源，而煤炭就是最主要的能源之一。在未來的幾十年當中，煤炭在能源結構中的地位還難以撼動。我國與其他國家有所不同，在能源開采方面并沒有限制太多，所以目前我國很多容易開采的煤礦資源已經被開采，這就意味著需要在井下挖掘大量的巷道，這樣才會為煤炭的長期開采和挖掘給予一定的幫助，而巷道支護技術在該環節中將會承擔起非常關鍵的一個因素。

現如今在煤礦的開采和應用中，錨桿支護技術應用非常普遍，而在幾十年前，錨桿支護技術并沒有真正的應用到煤礦開采中，只有少部分煤礦認識到巷道設計的重要性，實際上將錨桿支護技術運用到實際的煤礦開采中，可以有效地提升煤礦的開采效率。但是要想真正地將這一技術運用到實際的煤礦開采中并不是一件容易的事情，近些年我國大多數煤礦存在煤礦巷道內部條件較為復雜、軟巖巷道、深部巷道等情況，要想對這些巷道進行支護有著一定的困難。

1 煤礦巷道支護理論與設計方法

1.1 巷道支護理論概述

煤礦巷道支護理論是煤礦支護理論的一個基礎性內容，從古至今，人們始終沒有停止過對能源的開采和應用，而煤礦巷道支護技術也已經有了十幾種理論形式，其中較為常見的就是懸吊理論、加固理論、最大水平應力理論等，其中懸吊理論主要就是應用于軟圍巖巷道頂板錨桿技術，在實際的煤礦開采中，雖然這種巷道技術較為少見，應用也不多，但是這種懸吊理論卻能夠更加直觀地為煤礦開采給予幫助。而加固理論則從宏觀的角度分析了煤礦巷道的內部結構，加固理論也具有自身的特點和結構特征，一般情況下都是在被縱橫交錯的弱面切割的巖層中安裝錨桿，這樣可以提升煤礦內部巷道的穩定性。除此之外，最為常見的就是澳大利亞錨桿支護技術，該種技術在某種程度上可以克服水平應力，避免巷道內部出現變形、破裂等問題。但是澳大利亞錨桿支護技術也有著一定的應用范圍，通常情況下更適用于巷道平行于最大水平應用力，而其并不適用于垂直水平應用力。

1.2 巷道支護設計方法

巷道支護設計的最終目標就是調整支護形式和支護參數，這樣做能夠更好地提升支護強度，為保證巷道內部安全奠定堅實的基礎。選擇科學有效的巷道支護方法可以更好地提升巷道內部的安全性。據有效數據統計顯示，巷道支護方法分為很多種，其中較為重要的有工程類比法、理論計算法、實測法和數值模擬法等，這些都是巷道支護設計方法中最為常見的方法之一。其中工程類比法主要就是根據參照現有的施工模式和巷道支護方法所涉及的一種巷道支護形式，而理論計算法是具有實踐性的一種方法，不僅可以更好地提升巷道內部的安全性，還可以有效地發揮出巷道的穩定性。理論計算法主要就是利用懸吊理論來進行設計的，這一巷道支護設計方法更具有創新性。而組合梁和加固理論則更需要這些參數，只有明確現有的參數和計算模式，將實測法應用到實際的巷道測量中，才會更好地發揮出實測法的自身價值，為煤礦巷道的支護技術提供一定的幫助。完善的煤礦巷道支護設計方案將會為煤礦的安全性給予更高的保障，在保證工作人員自身安全的情況下才能更好地實現煤礦的穩定性發展。

2 煤礦巷道支護技術的應用

2.1 軟巖巷道支護特點

從科學的角度上來看，軟巖巷道主要就是指容易風化、土質黏結性差、土質松軟、穩定性差的巖石等，由于軟巖石巷道硬度較差，很容易受到外界環境和因素的影響，所以在對這類煤礦進行巷道支護設計的時候應該格外注意。如果需要用數據來判斷的話，通常就是松動圈厚度達到1.5m以上的被稱之為軟巖。從我國目前的地形上來看，軟巖的分布并沒有規律，很多地區都有軟巖分布，通常情況下成巖土層較為深厚并且年代久遠，其巖層無論強度大小都被稱之為軟巖。軟巖的自身性質也將會決定巷道的實際特點。不同程度的軟巖也應該有著具體的劃分，并不是所有的軟巖都符合同一情況的巷道設置。可見軟巖巷道支護具有一定的要求和特點，只有站在正確的角度去分析和理解問題，才會更好地設置巷道內部的結構，為實現巷道支護體系的完善性奠定堅實的基礎。

2.2 軟巖巷道支護不合理問題分析

巷道支護不合理主要分為三種情況：一種是支護力度過強，這種支護形式將會導致支護超出了需求，也會造成支護經費的浪費，這種情況一般較為少見；第二種剛好與這種支護情況相反，主要就是因為支護不足而造成的巷道問題。有一些煤礦為了節省經費，在對巷道支護的時候存在用料不足的情況，這將會嚴重影響巷道內部的構造，嚴重的還會導致巷道出現變形，影響巷道的正常功能。有些時候這種情況還需要花費大量的時間和經費來對其進行維護和修理，產生事半功倍的效果。這種情況在一般的煤礦巷道設計中較為常見；另外一種情況就是巷道支護嚴重不合理，主要是因為設計與實際參數不符而導致的。

例如一條主要應用于人員通行和運料的巷道，其矩形斷面的寬度為3.8m，高度為3.2m。具體的支護方案是設置5根17*2000（mm）的螺紋鋼作為錨桿，其間距可以設置為900mm，然后再設置三根與頂板相同規格的螺紋鋼在兩幫，也是作為錨桿用途，其間距可以設置為1100mm，排間距為1700mm，梁子梯為12*6000（mm）。

上述支護存在著一些問題，其中主要問題就是兩幫存在內擠情況，并且整體巷道呈現出一種下窄上寬的情況，這種倒梯形的設計并不會有助于煤礦的開采。與此同時還存在著上幫有掏空的情況。

針對上述問題，可以發現，實際上圍巖強度較軟時，將會引發節理裂隙的發育，使得含黏土的礦物質會干擾巷道的內部環境。造成其內部應力疊加并且集中，對巷道內部的穩定性造成很大的影響。除此之外，圍巖不做封閉也會導致其長時間暴露于空氣當中，容易出現風化。其中影響巷道內部環境的最主要原因就是支護參數不合理，在實際的設計過程中錨桿固定不足，支護強度與參數不符等，這些因素都將會造成煤礦巷道支護存在一定的問題。

2.3 軟巖巷道支護改善和優化措施

上文當中，主要講述了軟巖巷道以及軟巖巷道的支護技術等內容，只有對其采用窺視孔進行觀察，發現其兩幫松動圈達到4m厚的時候，底板松動圈厚度也應該達到2m，這種軟巖巷道已經屬于大松動軟巖巷道。其兩幫圍巖的荷載試驗經修訂后可以達到15Pa，已經屬于軟巖。通過檢測可以發現，其內部的開掘速率在7～19mm/d，這一變形速率會影響檢測點的變形量。上述幾種情況都是較為薄弱的環境，只有從根本上認識到問題的關鍵所在，并且采用創新式的設計理念和設計方法，才會更好地提升巷道支護技術的完善性。而要想改善其問題，就應該設計新的支護方案，應該將頂板設置為6根25*2500（mm）的螺紋鋼來強化其拉力，通過加長樹脂錨固來進一步的完善方案，為提升煤礦巷道的安全性奠定堅實的基礎。

3 結語

綜上所述，本文主要論述了煤礦巷道支護技術的研究與應用等內容，通過分析可以發現，煤礦巷道支護技術的研究是非常重要的，其不僅僅關系到煤礦巷道內部的安全性和穩定性，還關系到開采工作能否順利進展。在實際的巷道設計中，人們一定要注重支護參數、支護效果的應用，這樣才會更好地保障煤礦安全，為實現煤礦的長期穩定發展奠定堅實的基礎。

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[3]常江陽，張東峰．基于松動圈理論的破碎軟巖巷道支護研究與應用[J]．礦業研究與開發，2014，（5）.

[4]李云，何玉熊，葉春，等．深部軟巖巷道錨注支護技術研究現狀與展望[J]．煤礦安全，2012，（12）．

（責任編輯：秦遜玉）

TD353

1009-2374（2017）07-0214-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.102

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