淺析巷道支護(hù)技術(shù)在煤礦井下掘進(jìn)中的應(yīng)用

王守業(yè)

摘 要：近年來，隨著我國生產(chǎn)生活對(duì)煤礦需求的增加，煤礦開采的力度與強(qiáng)度逐步增加，我國煤礦開采進(jìn)入了深部開采的常態(tài)化階段。在煤礦的井下開采作業(yè)過程中，巷道支護(hù)是常見的作業(yè)方式。本文將進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：巷道支護(hù);作用;設(shè)計(jì);應(yīng)用

1.前言

近年來，隨著我國煤礦開采的深度逐步增加，煤礦開采中面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)因素逐步增多，尤其是深部地質(zhì)地形環(huán)境的復(fù)雜性，加劇了掘進(jìn)巷道布置的難度。為保證煤礦掘進(jìn)巷道的穩(wěn)定性與安全性，支護(hù)技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用與推廣。

2巷道錨桿支護(hù)技術(shù)作用

2.1組合拱的作用

在煤礦開采過程中，礦井巷道圍巖的巖層存在各種差異，相關(guān)人員在開采作業(yè)中要重視對(duì)巖層力學(xué)性質(zhì)等的分析，以保證巷道支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性。有些巖層雖然破碎但是其在特定的條件下具有良好的穩(wěn)定性，對(duì)這種巖層而言，組合拱技術(shù)的應(yīng)用可以起到良好的支護(hù)效果。但對(duì)一些相對(duì)破碎的巖層的處理中，可以采用錨桿組合的方式，這種組合方式可以在一定的時(shí)間內(nèi)形成較為穩(wěn)定的巖層，避免破碎現(xiàn)象的加劇，保證了巷道掘進(jìn)的安全。

2.2組合梁的作用

組合梁錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用范圍有限，一般應(yīng)用于圍巖結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的煤礦開采。在實(shí)際的應(yīng)用中，主要是通過錨桿的組合，實(shí)現(xiàn)多層巖石的錨固，在圍巖周圍形成石板梁，從而提高巷道圍巖的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)巷道的加固。錨桿支護(hù)的組合梁作用，不僅可以大大提升巷道的穩(wěn)定性與安全性，還可以在一定程度上減慢巖層的移動(dòng)速度，提升頂板的抗壓力性能，使得巷道能夠具備較好的承載力。基于該種支護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，組合梁錨桿技術(shù)在我國很多煤礦都得到了應(yīng)用。

2.3懸吊的作用

錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用中，最為基礎(chǔ)的作用即是懸吊作用。近年來，隨著錨桿支護(hù)技術(shù)的快速發(fā)展，其支護(hù)功能逐步完善，在煤礦巷道掘進(jìn)中發(fā)揮了越來越重要的地位與作用。從錨桿支護(hù)的懸吊作用來講，主要是在煤礦開采中提升了巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。具體的應(yīng)用中，利用錨桿對(duì)巷道巖石中出現(xiàn)裂縫的碎石與巖石吊起，阻止這類巖石裂縫的擴(kuò)展，從而延緩斷層的形成。但是，從懸吊式錨桿支護(hù)的應(yīng)用效果來看，其支護(hù)功能具有單一性，在處理局部圍巖失穩(wěn)方面可以起到良好的應(yīng)用效果但是其對(duì)整體巷道的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生不利的影響，降低了整體巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.巷道支護(hù)的設(shè)計(jì)依據(jù)

當(dāng)煤礦企業(yè)在地下深處開采出礦井巷道的時(shí)候，就會(huì)形成地下空間，地下空間在受到周圍地層載荷力后，就會(huì)發(fā)生地層收斂，使巷道產(chǎn)生變形。巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到了很多因素的影響，主要包括山體穩(wěn)定、地形地質(zhì)構(gòu)造地下水作用等等方面。通過查閱資料分析可知，圍巖受到地層應(yīng)力后的破壞性是主要分為5種：脆性破裂、塊體滑移、承載圍巖的彎曲結(jié)構(gòu)的彎曲折斷、破碎巖層結(jié)構(gòu)在張力及振動(dòng)力作用下容易發(fā)生松動(dòng)、破壞、強(qiáng)烈風(fēng)化等破壞形式。由于開采作業(yè)過程中，開采機(jī)械與煤炭之間的相互作用影響會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)作用力，會(huì)對(duì)周圍工作面的巖層造成不利的影響，因此很有可能產(chǎn)生碎裂作用。即使地下圍巖的結(jié)構(gòu)完整，長時(shí)間的開采作業(yè)后，也有可能形成地層裂痕，并最終造成碎塊的滑落及整體的塌落。

從長期研究分析可知，在巷道開挖后應(yīng)立即進(jìn)行柔性支護(hù)，保障圍巖的安全穩(wěn)定性，提高巖層穩(wěn)定性的措施有襯砌作用、噴錨支護(hù)等。針對(duì)不同的圍巖形式，也有不同的處理方法，如地下煤層是堅(jiān)硬的整體結(jié)構(gòu)，可以采用噴射混凝土的方法，如果為層狀形狀放入圍巖結(jié)構(gòu)，通常施加錨桿提高承載力，對(duì)于深層軟弱圍巖地層通常使用噴射混凝土并結(jié)合錨桿鋼筋網(wǎng)來穩(wěn)定圍巖。支護(hù)的主要作用是阻止圍巖塑性變形的進(jìn)一步擴(kuò)大或一開始就阻止圍巖產(chǎn)生塑性變形，所以支護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)起到控制圍巖變形和加固圍巖的作用。

通過對(duì)目前深層礦井巷道的支護(hù)方式調(diào)查可知，巷道內(nèi)無法進(jìn)行長時(shí)間的施工支護(hù)作業(yè)，如采用臨時(shí)性的機(jī)械設(shè)備支護(hù)無法達(dá)到長久有效的支護(hù)效果。如果將高強(qiáng)混凝土結(jié)合鋼板結(jié)構(gòu)作為支護(hù)形式，可有效的解決剛性及柔性支護(hù)形式的結(jié)合，設(shè)計(jì)出的方案是依據(jù)現(xiàn)有研究資料，對(duì)地下礦井圍巖受力分析而得出，具有針對(duì)性的解決現(xiàn)有支撐支護(hù)方案無法滿足深層破碎軟弱圍巖的支護(hù)需要。圍巖壓力小于支護(hù)結(jié)構(gòu)所能提供的最大支護(hù)阻力，所以支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力能夠抵抗巷道圍巖產(chǎn)生的變形壓力，支護(hù)結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)，巷道處于穩(wěn)定狀態(tài)。通過以上支護(hù)原理得出了裝配式雙層鋼板高強(qiáng)混凝土復(fù)合支架的支護(hù)方案是有效的支護(hù)手段。

4.巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

4.1錨噴支護(hù)

在實(shí)際錨噴支護(hù)技術(shù)應(yīng)用過程中，通過追究其主要特點(diǎn)在于該技術(shù)具備良好的組合性，經(jīng)濟(jì)性，可行性，封閉性以及適用性。而在不同的地質(zhì)情況之下，所選取的支護(hù)形式根據(jù)不同狀況也存在著一定差異。同時(shí)，又因?yàn)樵摷夹g(shù)所具備以上多種特性，也因此該技術(shù)往往適用于一些土質(zhì)較為松散、封閉以及具備有更長使用年限等特點(diǎn)的巷道當(dāng)中。因?yàn)樵诓煌牡刭|(zhì)條件之下，所使用到的錨桿支護(hù)基數(shù)不同，就會(huì)對(duì)于最終支護(hù)結(jié)果造成一定影響，而為了選取最合適的煤礦支護(hù)技術(shù)，則必須因地制宜，通過對(duì)于現(xiàn)場的實(shí)際地質(zhì)狀況以及掘進(jìn)狀況進(jìn)行分析，從而選取最為合適的支護(hù)技術(shù)。

4.2混凝土支護(hù)技術(shù)

直接將噴射而來的混凝土制作成支架的方式對(duì)于開掘而來的巷道進(jìn)行支護(hù)，就稱為混凝土支護(hù)技術(shù)，而通過將該支護(hù)技術(shù)應(yīng)用于巷道圍巖當(dāng)中，能夠更進(jìn)一步的增強(qiáng)整個(gè)圍巖的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性，但是在該混凝土支護(hù)技術(shù)應(yīng)用過程中，需要合理的布置混凝土噴射裝置，因?yàn)槠溲b置的實(shí)際布置位置，對(duì)整體支護(hù)工作的最終質(zhì)量有著直接的影響，第二，在混凝土支護(hù)技術(shù)應(yīng)用過程中，必須根據(jù)該技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用規(guī)范，遵從有關(guān)操作流程，而完成整體作業(yè)，同時(shí)還必須保證每一個(gè)細(xì)節(jié)都落實(shí)到位，不存在任何差錯(cuò)，以保證最終支護(hù)質(zhì)量。

4.3砌碹支護(hù)

作為一項(xiàng)應(yīng)用時(shí)間較為長久的巷道支護(hù)技術(shù)，該支護(hù)方式指的就是通過使用砌體，從而使得該砌體相比于巷道內(nèi)壁具備更高堅(jiān)固性及緊密程度，通過應(yīng)用該砌體，從而提供給巷道圍巖以較強(qiáng)的穩(wěn)定性。但是在該砌碹支護(hù)技術(shù)應(yīng)用過程當(dāng)中，可能會(huì)由于所形成的砌體沒有緊密的結(jié)合巷道內(nèi)壁，同時(shí)在該技術(shù)應(yīng)用過程中，需要投入大量的人力、物力以及財(cái)力，具備有較大的施工強(qiáng)度，并需要投入更多的資金成本進(jìn)入到其中，同時(shí)一旦操作流程出現(xiàn)錯(cuò)誤或是時(shí)間不長就很可能會(huì)影響最終支護(hù)質(zhì)量等多種因素，因此，該砌碹支護(hù)技術(shù)往往適用于一些基巖段以及明槽開挖的情況下。

4.4礦用支護(hù)型鋼

通過將礦用支護(hù)型鋼應(yīng)用于巷道斷面過程當(dāng)中，能夠?qū)τ谙锏谰蜻M(jìn)進(jìn)行良好的支撐，以提高整體圍巖的穩(wěn)定性。正由于礦用支護(hù)型鋼具備有良好的抗壓能力以及柔韌程度，因此其能夠廣泛的適用于各種地質(zhì)條件之下。而在對(duì)煤礦當(dāng)中的地下隧道進(jìn)行掘進(jìn)及支護(hù)過程當(dāng)中，通過應(yīng)用礦用支護(hù)型鋼，能夠使得支護(hù)體更好地承擔(dān)礦石的推動(dòng)力以及負(fù)載力，通過在礦用支護(hù)型鋼應(yīng)用之后，對(duì)于其負(fù)載力的大小以及為沿截面的實(shí)際抵抗數(shù)值大小進(jìn)行分析，從而確保二者之間足夠接近，使得整體支護(hù)型鋼具備著更強(qiáng)的應(yīng)用能力。

5.結(jié)束語

巷道支護(hù)技術(shù)是煤礦巷道掘進(jìn)中應(yīng)用最為普遍的技術(shù)，該技術(shù)具有支護(hù)效果、成本等方面的優(yōu)勢(shì)。但是，在支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用中，需要充分考察煤礦巷道圍巖等的實(shí)際情況，進(jìn)而選擇最佳的支護(hù)方式，提升支護(hù)處理的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]胡國宏.采礦工程巷道掘進(jìn)及支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用探究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2018，38（10）：134-136.

[2]王平.煤礦掘進(jìn)巷道錨桿支護(hù)技術(shù)[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019，39（13）：227-228.