小煤柱支護工藝技術應用分析

崔曉

摘 要：本文結合某煤礦實際情況，對小煤柱護巷區域地質條件進行分析，對巷道頂板以及幫巖巖層基本情況進行全面監控，對原有的錨桿錨索支護方案進行全面優化。從頂底板以及圍巖兩幫移動現狀來看，通過對支護方案進行全面優化能獲取良好的應用成效，促使巷道支護穩定性能全面提升。

關鍵詞：小煤柱；支護工藝技術；應用

近些年我國煤炭資源開發效率在不斷提升，有部分煤礦在選取對應的護巷方式過程中，逐步摒棄了寬煤柱的方式，對小煤柱護巷技術應用進行深入研究。加上我國各項技術全面發展，煤柱護巷技術應用正朝著無煤柱護巷技術應用發展，對全面優化巷道開采維護條件，擴大工作面回采效率等具有重要意義。沿空掘巷是沿著已采工作面采空區域邊緣位置進行巷道挖掘施工，這樣能有效優化巷道承受的荷載作用力，在維護過程中較為便捷，通過小煤柱支護技術工藝能全面提升煤炭資源回采率。

一、區域地質條件分析

本文探究的煤礦開采區域基本地形是丘陵地形，在低洼區域分布有池塘與水田等，區域中標高平均值是+240m，主要是對Ⅰ號煤層進行開采，此類煤層通過探測可知其厚度值在2.7至3.3m范圍內。煤層基本組成結構復雜程度較高，大多數都是呈現為條帶狀分布，煤層爆炸危險系數較高，通過煤層自然發火等級鑒定可知自然發火等級為Ⅰ級，發生自然火災的系數較大。煤層偽頂板結構位置主要是含炭質泥巖結構，其斷口位置粗糙度較高。本煤礦進風巷道需要應用保護小煤柱掘進施工，由于其施工區域與踩空區域距離較近，對回風巷道圍巖結構會產生相應的再生性，容易產生破碎等不同問題。煤層直接頂結構屬于泥巖結構，遇水之后便會產生不同程度膨脹問題，其中頂部結構、老頂結構、直接底結構分別為泥巖結構、細砂巖結構、泥巖結構，其中底板位置硬度值較低，雨水之后會變軟，老底是灰白色泥巖結構。

護巷煤柱留設寬度和巷道煤柱支護形式之間具有密切聯系，通過錨桿支護能有效提升巷道周邊圍巖強度值，提升支護圍巖內摩擦角。圍巖通過錨固支護之后，巷道圍巖基本受力狀態開始發生轉變，圍巖支持能力有效提升。本文探究的煤回采工作面厚度值在2.7至3.3m范圍內，其中含有2層夾矸，夾矸最大厚度值為300mm。煤層平均傾角在13°，煤層直接頂是砂質泥巖，厚度為2.2m，直接底是2m厚度的泥巖。工作面平均埋深為380m，緊鄰的工作面施工開采完畢，此工作面主要是應用沿空留巷形式布置，護巷煤柱留設寬度為4m。

二、巷道頂板以及幫巖巖層狀況

相關施工技術人員在巖層探測中要選用適用性較強的探測設備，對巖層層狀進行全面探測。鉆孔設備選用錨桿鉆機，對鉆機鉆頭直徑進行控制。完成鉆孔施工操作之后，需要對巖粉進行有效清除，可以應用分管，然后再開展規范化的施工探測活動。通過完整的探測活動能獲取以下論斷。進風巷道保護小煤柱區域中頂板結構在1至2m位置處存在少量裂縫問題，在3至4m位置處存在較為嚴重裂縫，在5m以上裂隙較小，整體完整度較高。所以當前在頂板支護施工作業過程中，要應用錨桿對圍巖結構進行有效的加固措施，或是應用最佳長度的錨索進行懸吊。由于中部區域裂隙較多，高區域圍巖穩定值較高，在施工中要想通過老頂結構對直接頂進行穩定，需要對錨索基本長度進行控制，能保持在7m范圍內[1]。

從探測過程中能看出，巷道煤幫1m位置存有裂隙問題，在1至2.5m位置存在裂縫，2.5至5m位置也存有不同裂隙，但是從煤幫整體角度來看存在較多劈裂區域，所以從一定程度上來看，在施工作業面中設定5m保護小煤柱方案可行性較高。由于1至2.5m深度存有裂隙帶，要對錨桿基本長度值進行控制，能對此位置煤巖繼續錨固處理控制，施加相應的錨固劑[2]。

三、錨桿錨索支護方案探析

頂板結構處錨桿通過懸吊能有效突出其基本應用價值，幫部位置錨桿在煤體加固中具有重要應用價值，錨桿基本長度值需要全面滿足以下要求。L≥Kb+L1+L2。其中L是錨桿總長度值，單位是mm。K表達安全系數；b是冒落拱高度值，單位是mm；L1是錨桿深入到穩定層的長度值，L2表示錨桿外露長度值，正常情況能將外露長度設置為50mm。b=B1/2f=4000/（2x2）=1000mm。其中B1是巷道挖掘的深度，將其設定為4000mm，f表達的是巖體堅固系數值，本文將其設定為2。通過精確化計算能得出L等于2450mm，計算式為L=2×1000+400+50=2450mm。所以當前在圍巖支護過程中，要將錨桿長度設為2500mm，要對層狀分析結果進行控制。錨索長度在確定過程中，要對錨索懸吊作用合理分析，長度值需要滿足多項條件，得出關系式L=La+Lb+Lc+Ld。L是錨索長度值，單位是m。La與Lb分別為圍巖結構長度值與不穩定圍巖厚度值。Lc是錨具與上托盤結構基本厚度值，正常情況下能設為0.1m。將各項數據帶入到計算中能得出L等于6.8m。對巷道巖狀分析可知，在采空區域位置頂板結構中存有裂隙區域，此類裂隙深度值在4至6m范圍內。其次相關施工人員要對預緊力進行控制，從過去各項操作中能得出，當錨桿預緊力達到50kN范圍，能有效控制巷道變形問題，所以要對預緊力值合理控制。

本文采用的支護方式是應用保護小煤柱的支護方式，頂板結構通過錨索懸吊在穩定性較強的巖層中，結合相關結論規定要求。頂板位置錨索錨固力大小要高于不穩定巖體自重。錨索在選用過程中主要是選用鋼絞線錨索，對錨索直徑進行控制， 承載力大小控制在230kN，結合巷道寬度值，將B1選值控制在4m范圍內。通過對巷道巖狀有效分析能得出其高度值在4.5m，再對L值進行精確化計算。對項目現場具體情況進行精確化分析，首先排設兩個錨索，之后間隔一段距離再設置另外一個錨索，應用三花狀支護方式[3]。

四、進風巷道圍巖變形情況分析

通過對支護方案進行優化改進，為了能獲取錨索和錨桿聯合支護應用效果，需要對施工進風巷道進行全面監控檢測，通過對檢測活動進行分析，能獲取聯合支護模式以及多項參數值，為小煤柱支護技術應用提供多項數據。在實際監測過程中，要著重監控頂底板以及兩幫位置遷移量。在巷道支護優化方案全面實施之后要選取兩個位置采取監控，可以合理選用十字監測法。對監測位置進行測量計算，獲取遷移變化基本速率。在巷道掘進施工作業中，對巷道產生的各項影響能分為三個階段、勁烈影響階段、平衡階段、穩定時期。在10d時間段內圍巖處于劇烈運動中，隨著時間不斷推移，在30d之后圍巖能朝著穩定狀態，在60d之后趨于穩定。在巷道掘進施工作業中，普通支護區域巷道頂底板收斂速率較高，其中變形速率能控制在6.7mm/d。支護方案全面改進之后，最大收斂速率能控制在3.2mm/d。巷道處于初始階段掘進施工中，在20d左右便會產生較為劇烈的運動，而后圍巖運動開始處于平穩狀態。

結語：

綜合上述，在煤礦開采中合理應用小煤柱支護施工技術，要保障巷道支護參數更加合理，能對資源浪費等問題進行控制。應用小煤柱開采施工技術能保障煤礦開采作業施工穩定性與安全性能全面提升，有助于降低巷道承受的載荷作用，維護便捷性較高，能提升煤炭資源回采率。

參考文獻：

[1]王川賓.小煤柱開采技術應用分析[J].能源與節能，2017（10）：151-152，186.

[2]李恒周.小煤柱支護工藝技術應用分析[J].江西煤炭科技，2018（3）：69-71.

[3]郭太.綜采過上覆采空區煤柱開采工藝研究[J].山東煤炭科技，2017（8）：9-10.