煤礦采煤掘進(jìn)中高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

（神達(dá)晉保煤業(yè)有限公司 山西 036600）

前言

最近這些年，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在煤礦開采工作中得到了廣泛地應(yīng)用，并且也取得了很好的使用效果，該項(xiàng)技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中發(fā)揮了保障性作用，并且也提升了煤礦的產(chǎn)量，是決定煤礦企業(yè)都能夠按時(shí)完成作業(yè)量的關(guān)鍵技術(shù)。所以，相關(guān)技術(shù)人員在未來的發(fā)展中，需要加大高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的探索以及創(chuàng)新力度，對(duì)其進(jìn)一步加以優(yōu)化，使其能夠成為煤礦企業(yè)發(fā)展過程中的技術(shù)支撐，這樣一來也能夠?yàn)橥苿?dòng)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

1.煤礦采煤掘進(jìn)工作中高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用原理

高強(qiáng)支護(hù)在煤礦采煤掘進(jìn)工作中主要是對(duì)煤礦巷道的分析，主動(dòng)支護(hù)方法價(jià)值的體現(xiàn)，需要通過改變懸吊原理的使用形式來實(shí)現(xiàn)，以此來有效強(qiáng)化對(duì)煤礦巷道的保護(hù)效果。其中，錨桿是懸吊的關(guān)鍵，要想改變錨桿的承載能力和錨固效果，就需要改變錨桿的長(zhǎng)度、直徑以及力度。借助標(biāo)準(zhǔn)錨桿間的排距作用，以巷道支護(hù)強(qiáng)度為基礎(chǔ)內(nèi)容，選用合理的支護(hù)參數(shù)，以此來傳遞巷道各方的預(yù)應(yīng)力。高強(qiáng)支護(hù)通常情況下在巷道的頂部位置，其具有可以主動(dòng)承載預(yù)應(yīng)力的作用，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道的加固[1]。并且，使用聯(lián)合支護(hù)的方法，能夠優(yōu)化巷道部分的變形量，從而為巷道的安全性提供可靠的保障。

2.煤礦采煤掘進(jìn)工作中高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用類型

(1)噴射混凝土支護(hù)技術(shù)

噴射混凝土支護(hù)技術(shù)的使用需要以高強(qiáng)度的支護(hù)為關(guān)鍵，通過使用多種混凝土來強(qiáng)化巷道的支護(hù)效果。在實(shí)踐的過程中，主要用到的有干式噴射混凝土、濕式噴射混凝土以及水泥裹沙噴射混凝土等方法，在實(shí)際使用上述方法的過程中，需要以人工或者機(jī)械的方法來完成混凝土、速凝劑以及水泥的攪拌工作，從而在噴砂機(jī)的噴射嘴將混合料和水按照合理的比例使其混合均勻，之后將其用在礦井巷道圍巖墻壁的噴射中，使其能夠在巷道圍巖處形成支護(hù)體。水泥裹砂噴射混凝土支護(hù)方式作為一種新興的支護(hù)方法，需要借助水泥來對(duì)砂粒進(jìn)行包裹，再用壓縮法或者是泵送法來從噴射嘴中噴出混合料，從而實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的巷道圍巖支護(hù)[2]。

(2)光爆錨噴支護(hù)技術(shù)

在煤礦采煤掘進(jìn)中，使用光爆錨噴支護(hù)技術(shù)的時(shí)候應(yīng)該合理設(shè)置光爆錨噴網(wǎng)的參數(shù)，具體包括炸藥用量、不耦合系數(shù)、實(shí)際裝藥的結(jié)構(gòu)、最小抵抗線以及炮孔間距數(shù)值等等。在確保光爆錨噴的各項(xiàng)系數(shù)得以有效把控的基礎(chǔ)之上，才能夠?yàn)槌浞直Ｕ舷锏赖闹ёo(hù)效果提供良好的環(huán)境，這樣一來也能夠起到加強(qiáng)采煤掘進(jìn)安全性的作用。光爆錨噴技術(shù)的具體使用原理如下：主要是為了能夠充分將錨桿的懸吊作用充分發(fā)揮出來，在圍巖周邊的較深位置處，使礦井巷道中的光爆錨噴網(wǎng)形成特定面積的加固拱，從而起到加強(qiáng)圍巖補(bǔ)強(qiáng)效果的作用，以此來有效提升巷道深部圍巖的穩(wěn)定性[3]。與此同時(shí)，還可以充分發(fā)揮出組合梁的功能，其不僅能夠有效改變圍巖的應(yīng)力環(huán)境，同時(shí)還能夠加強(qiáng)巷道頂板荷載和底板荷載，起到控制圍巖的變形程度和圍巖松動(dòng)程度的作用，起到支護(hù)作用。光爆錨噴技術(shù)的使用，不僅適用范圍較廣，同時(shí)其安全性也相對(duì)較強(qiáng)，能夠在花費(fèi)較少的成本的基礎(chǔ)之上，起到很好的巷道圍巖支護(hù)作用。

(3)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

在煤礦采煤掘進(jìn)工作中，聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用范圍相對(duì)比較廣泛，就以支架U型鋼而言，其具有可伸縮性特點(diǎn)，通過將其和錨背支護(hù)方法有效結(jié)合起來，能夠形成高強(qiáng)度的聯(lián)合支護(hù)體。聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的合理運(yùn)用，能夠在一定程度上對(duì)噴射混凝土支護(hù)技術(shù)的不足支護(hù)予以補(bǔ)充，借助較高的支護(hù)強(qiáng)度以及較低的成本，規(guī)避可能出現(xiàn)的松動(dòng)或變形現(xiàn)象。就錨梁網(wǎng)的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)而言，煤礦采掘工作的開展主要是以光面爆破為主要技術(shù)來實(shí)施的，初噴以及打錨孔等各個(gè)環(huán)節(jié)的工作的開展，能夠?yàn)榇_保鋼梁、錨桿以及鋼絲網(wǎng)支護(hù)作業(yè)的安全性提供可靠的條件。此外，使用噴射混凝土的方法來再次完成錨梁網(wǎng)的加固工作，從而強(qiáng)化支護(hù)效果。聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的使用能夠?qū)娚浠炷林ёo(hù)技術(shù)和其他技術(shù)有效結(jié)合起來，通過使用鋼筋網(wǎng)、木材以及混凝土等材料以及U型可伸縮支架，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部與外部支護(hù)結(jié)構(gòu)的充分融合，從而起到加強(qiáng)煤礦井支護(hù)作業(yè)安全性的作用，為采煤工作的開展提供良好條件。

3.高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在煤礦采煤掘進(jìn)中的應(yīng)用要點(diǎn)

(1)選擇使用“錨網(wǎng)索+底板卸壓槽+底角注漿錨桿”支護(hù)

①需要在頂板位置上打設(shè)錨索，借助錨索的作用，對(duì)于淺部圍巖來說，深度穩(wěn)定圍巖能夠?qū)ζ涑浞职l(fā)揮出限制作用，從而使深部頂板圍巖和淺部頂板圍巖之間的相互牽制性作用得以體現(xiàn)，使其能夠形成協(xié)同變形體系，如此一來，不僅能夠限制頂板淺部圍巖的變形破壞作用，同時(shí)還能夠?qū)\部圍巖的應(yīng)力環(huán)境予以改善，以此將單軸應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為三軸應(yīng)力狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)淺部圍巖位置處高應(yīng)力的轉(zhuǎn)移，為確保淺部圍巖的穩(wěn)定性發(fā)揮了非常關(guān)鍵的作用。②應(yīng)該在兩幫和頂板位置處打設(shè)錨桿，從而有效強(qiáng)化了淺部圍巖和錨桿所形成的支護(hù)結(jié)構(gòu)的范圍。存在于頂板錨桿和錨索之間的兩個(gè)支護(hù)殼體，其能夠?qū)敯鍑鷰r的應(yīng)力條件起到很好地優(yōu)化作用，從而達(dá)到增強(qiáng)頂板支護(hù)效果的作用。巷道兩幫錨桿長(zhǎng)度可以為2400mm，以此來將錨桿對(duì)于兩幫的支護(hù)限制作用充分發(fā)揮出來。③應(yīng)該將注漿錨桿打設(shè)在巷道的兩個(gè)底角位置。由于膨脹性軟巖在巷道底板處比較多，其在水的作用下會(huì)影響到整個(gè)巷道的穩(wěn)定性，面對(duì)這種現(xiàn)象，就需要在開展設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，通過在兩底角的位置處搭設(shè)注漿錨桿來予以改善，這種方法的使用能夠?qū)Φ装鍑鷰r的變形破裂縫隙起到封堵的作用，從而在提升巷道底板圍巖整體性能的同時(shí)，還能夠增強(qiáng)圍巖的承載能力。④將底板卸壓槽設(shè)計(jì)在底板中，能夠通過這種方法為巷道圍巖底板變形現(xiàn)象留出足夠的變形空間，將較高的底板應(yīng)力充分釋放出來，同時(shí)在能夠在巷道的底板處形成“弱結(jié)構(gòu)”，這種結(jié)構(gòu)可以有效吸收圍巖的變形量，并且很好地控制應(yīng)力的釋放，對(duì)圍巖應(yīng)力場(chǎng)的分布予以改善，將巷道底板的應(yīng)力峰值向圍巖深部轉(zhuǎn)移，控制巷道底板的應(yīng)力在合理的范圍內(nèi)，以此來有效保護(hù)巷道底板。

(2)選擇使用“錨網(wǎng)索噴+局部注漿加強(qiáng)”的支護(hù)方案

圖1 “錨網(wǎng)索噴+局部注漿加強(qiáng)”返修支護(hù)圖

借助錨索、錨桿以及注漿等方法，能夠全面加固掘進(jìn)過程中形成的破碎圍巖，并且有效改善淺部圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，較好地抑制圍巖塑形區(qū)域的發(fā)展速度。通過觀察深部掘進(jìn)巷道的實(shí)際支護(hù)情況可以得知，在巷道的拱頂、底角以及拱頂連接處和直墻的位置，巷道穩(wěn)定性控制具有一定的敏感性，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要用到局部注漿加強(qiáng)和高阻錨索深錨補(bǔ)強(qiáng)的方法來對(duì)塑性區(qū)域中出現(xiàn)的局部畸形現(xiàn)象進(jìn)行全面控制，以此來有效確保塑性區(qū)域范圍中圍巖的穩(wěn)定性，以免使塑性區(qū)域處于惡性擴(kuò)展的狀態(tài)，如圖1所示為“錨網(wǎng)索噴+局部注漿加強(qiáng)”返修支護(hù)圖。

(3)持續(xù)不斷提升掘進(jìn)支護(hù)人員的總體素質(zhì)水平

面對(duì)目前掘進(jìn)支護(hù)人員整體素質(zhì)不高的現(xiàn)象，應(yīng)該持續(xù)加大對(duì)支護(hù)施工人員培訓(xùn)工作的力度。充分結(jié)合掘進(jìn)支護(hù)部門的實(shí)際情況來拓展培訓(xùn)內(nèi)容和培訓(xùn)方式。適當(dāng)降低傳統(tǒng)理論培訓(xùn)工作的占比，增加實(shí)踐培訓(xùn)。在實(shí)踐培訓(xùn)中，可以讓掘進(jìn)支護(hù)人員參觀具體工程項(xiàng)目的開展，也可以結(jié)合“以干帶訓(xùn)”的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)支護(hù)施工人員乃至上級(jí)部門的實(shí)踐鍛煉，以便能夠更直觀地提升培訓(xùn)效果。另外，要落實(shí)考核工作的方式，確保培訓(xùn)人員能夠更積極、主動(dòng)地參與到培訓(xùn)工作中。借助考核結(jié)果也便于查找培訓(xùn)工作中的不足，以此來更好地提升培訓(xùn)質(zhì)量。煤礦企業(yè)掘進(jìn)支護(hù)部門在實(shí)際開展培訓(xùn)工作的過程中，需要充分運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，和培訓(xùn)工作相結(jié)合，使培訓(xùn)工作進(jìn)入到企業(yè)內(nèi)部職工的日常工作和生活中，運(yùn)用職工喜聞樂見的方法來開展培訓(xùn)工作，以此來有效提升培訓(xùn)效果。

4.結(jié)束語(yǔ)

總之，全面落實(shí)煤礦掘進(jìn)環(huán)節(jié)的支護(hù)工作，在確保煤礦巷道支護(hù)效果方面作用明顯，但是，從目前具體的支護(hù)實(shí)踐看來，其中仍然存在著很多問題，因此，在掘進(jìn)支護(hù)環(huán)節(jié)煤礦企業(yè)應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到目前存在于掘進(jìn)支護(hù)中的問題，并且要充分考慮到煤礦深度開采過程中的支護(hù)對(duì)象特點(diǎn)和支護(hù)方法，結(jié)合深部巖石支護(hù)力學(xué)機(jī)制，采取針對(duì)性的措施，以此來不斷強(qiáng)化煤礦掘進(jìn)支護(hù)成效。