煤礦巷道支護技術的研究與應用

崔永安

（冀中能源股份有限公司邯鄲云駕嶺礦，河北 邯鄲056301）

1 引言

隨著科學技術的進步，社會生產以及生活節奏的加快，對于能源的需求越來越高。而煤炭資源是我國最為重要的化石能源，在煤礦開采力度不斷加大的同時，煤炭資源的開采也越來越深入。深層煤炭的挖掘環境越來越惡劣，挖掘難度越來越大。為了保證井下作業的礦工的生命財產安全，必須要重視并加強巷道支護技術的研究與應用。

2 煤礦巷道支護技術分析

煤礦生產具有較高的危險性，而巷道支護技術的應用可以為礦工在井下作業提供一個相對安全的作業環境。針對巷道的布置，必須要以巷道力學研究為基礎，進行巷道支護的設計與施工。一般情況下，可將圍巖巷道與支護體系視為一個完整的結構，通過保持圍巖巷道與支護體系力學特征的平衡，提升煤礦巷道的穩定性。現階段，煤礦巷道支護方式為砌碹支護、棚式支架支護、錨噴支護等。

2.1 砌碹支護技術

在煤礦的生產過程中，砌碹支護的研究與應用相對較早，其常用的施工材料為混凝土、料石、現澆混凝土、鋼筋混凝土等。使用不同的施工材料，砌碹支護的性能也有所不同，其中，尤以混凝土以及料石為材料的砌碹支護抗壓性能、抗震性能、安全性能最強，使用壽命最長。但是砌碹支護屬于被動支護方式，使用成本較高，勞動強度較大，且施工效率還十分有限，因此，只在一些特殊的大型巷道中使用。

2.2 棚式支架支護技術

棚式支架支護技術是在20 世紀90 年代初期應用最為廣泛的支護形式。但是在煤炭開采力度越來越大、開采復雜性越來越高的情況下，棚式支架支護技術已經被新型支護技術所取代。按照材質進行分類，棚式支架支護主要有鋼筋混凝土棚式支架支護、金屬棚式支架支護以及木質棚式支架支護三種。其中，木支架依然還在使用，由于木材質的支護時間不長、木材耗費量大、變形幾率高等缺點，主要在淺部圍巖的巷道支護中應用。

2.3 錨噴支護技術

錨噴支護技術也是屬于早期煤礦工程支護技術中的一種，主要通過內部與外部的共同加固來實現巷道圍巖周邊的全部密封，從而減少自然災害對巷道的影響。與其他支護技術相比，錨噴技術更具優勢，但其造價成本較高，也并不常用于煤礦工程巷道支護中。

另外，支護技術對于地形的要求較高，在實際的煤礦巷道支護中，必須要先分析其地形特點，針對性地選擇支護技術。而且大多數情況下，會同時使用2 種以上的支護形式，加強煤礦巷道的保護效果。多種支護形式的同時使用使得造價成本更高，成巷速度更慢，且兩種支護技術之間的組合也存在一定的難度，因此，非常有必要加強對煤礦巷道支護技術的研究[1]。

3 煤礦巷道錨桿支護技術的發展

3.1 煤礦錨桿技術的現狀

隨著煤礦資源開采力度的增大，表層的煤礦資源已經日漸枯竭。而煤礦企業為了獲得持續性的經濟利益，加深了巷道的挖掘深度。但是挖掘深度越深，井下開采環境越復雜，煤礦巷道坍塌的風險就越高。而一旦出現礦井事故，不僅會影響整個生產線的正常運行，還會嚴重威脅礦工人員的人身安全，這些都是煤礦企業謀求發展過程中面臨的最大問題。隨著科學技術的發展，各種新型的巷道支護技術被研發出來，應用到煤礦開采過程中，也有效提升了煤礦巷道的安全性以及可靠性，促進了煤礦巷道技術的發展與進步。而作為一種新型的巷道支護技術，錨桿支護主要是將錨桿和圍巖緊密地黏貼在一起，來增強圍巖的穩固性。這種支護方式的優勢是支護成本低、支護效果好，還可以重復利用，已經成為現階段煤礦巷道支護中應用最為廣泛的支護形式。

3.2 煤礦錨桿技術應用存在的問題

煤礦錨桿技術在實際應用過程中，也存在著以下幾方面的問題：第一，挖掘深度越深，煤礦巷道承受的壓力就會越大，巷道支護技術的難度就會增大。第二，在煤礦的挖掘過程中，地質條件不同也是一個不可忽視的問題。例如，針對軟巖巷道的支護，自承圈厚度不大的圍巖就無法對巷道進行有力的保護，而在正式開采后，圍巖的應力也會發生變化，作用到支護體上的壓力也會更大。此時，需要提升對支護體強度的要求，而支護體的強度過高又會限制圍巖的變形，不利于支護體與圍巖之間的支護作用的發揮。巷道的巖層在應力的作用下發生碰撞，就會使圍巖軟弱區域出現破碎，對自承圈產生破壞，引發嚴重的巷道安全事故。第三，由于信息技術動態輔助系統不夠科學嚴謹，評估系統對于巷道安全性的評估也不夠準確，導致無法給予錨桿支護技術的應用以精準的指導，無法為礦工人員創造一個安全、穩定的生產環境。第四，煤礦下層工作過程中，會伴隨著震動現象，因此，一旦出現震動，螺距就會增大、鎖緊力就會變差，支護體就會在放炮后產生松弛[2]。

4 煤礦巷道支護技術的應用

4.1 支護方式的科學選擇與應用

煤礦巷道支護技術的應用，需要注意支護方式的科學選擇與應用。而支護方式的選擇需要充分考慮地形以及環境對支護方式的要求。也就是說，必須要提前分析巷道情況、運動情況以及圍巖發展情況，才能針對性地選擇支護方式。另外，在正式開始井下作業之前，一定要做好充分的準備工作。如果圍巖強度增加，可以選擇錨桿支護；如果巷道的穩定系數較高，可以選擇剛性支護；如果巷道的穩定性較差，可以選擇伸縮支護。只有保證煤礦巷道支護技術的靈活選擇，才能最大限度地保證井下作業的安全。

4.2 加強軟巖巷道的支護

煤礦巷道支護技術的應用，需要加強軟巖巷道的支護，即對巷道進行二次支護，通過雙重保護來增強第一次支護的柔性，保證支護體強度。同時，促進圍巖形變，釋放一部分應力，提升圍巖的穩定性以及安全性。而加強軟巖巷道的支護，可以有效避免巷道脆弱區的擴大。而使用錨梁支護加固圍巖，可以顯著提升圍巖的約束力，進而保證巷道的安全性與穩定性。

4.3 加強現場勘測工作

煤礦巷道支護技術的應用，需要提前進行現場勘測工作，制定出一套科學合理的支護方案。而加強現場勘測工作，可以及時發現巷道施工現場的潛在隱患，精準把握圍巖的特點以及狀態，預測各種突發情況，進而針對性地制定支護方案，消除各種安全風險。

4.4 加強支護設備的更新和維護

煤礦巷道支護技術的應用，需要加強支護設備的更新和維護。尤其是煤礦挖掘深度的增加，增加了井下作業的危險性與多變性。只有煤礦企業以及國家相關部門加大科研力度，創新支護技術，才能有力促進煤礦巷道支護技術的進步，保證煤礦企業的可持續發展。但是煤礦巷道是一項理論與實踐高度結合的技術，很多最新的研究成果，并不能直接利用到實際的煤礦巷道支護中。另外，部分煤礦巷道支護設備比較落后，也影響了最新研究成果的應用與普及。要想改善這一點，就必須要相關煤礦管理部門意識到煤礦巷道支護設備更新與維護的重要性，加大支護設備的更新與維護力度[3]。

5 結語

綜上所述，隨著社會的發展，對于煤炭資源的需求也越來越高，煤礦的開采與挖掘力度也越來越大。與此同時，為了保證煤礦開采與挖掘的安全，就必須要加強煤礦巷道支護技術的研究與應用。同時，根據煤礦巷道的實際情況，綜合各方面的影響因素，選擇科學合理的支護方式，加強軟巖巷道的支護、加強現場勘測工作、加強支護設備的更新和維護。