煤矿巷道支护技术的研究和应用

煤矿巷道支护技术的研究和应用

许郡

安徽神源煤化工有限公司安徽淮北235126

摘要：煤矿巷道支护技术不仅仅关系到煤矿巷道内部的安全性和稳定性，还关系到开采工作能否顺利进展。在实际的巷道设计中，人们一定要注重支护参数、支护效果的应用，这样才会更好地保障煤矿安全，为实现煤矿的长期稳定发展奠定坚实的基础。本文就煤矿巷道支护技术的研究和应用进行简单的阐述。

关键词：煤矿；巷道；支护技术；研究；应用

每一个煤矿的行业所面临的地质不同，也就需要因地制宜地去分析，根据煤矿巷道的实际情况，采用合适的支护方法，不断巩固围岩的坚韧性，保障煤矿事业安全性的提升。

1常见煤矿巷道支护形式

1.1棚式支护形式

在20世纪90年代初，煤矿生产中的支护形式主要是棚式支护，随着开采复杂度和困难度加大，加上各种新支护形式的出现，棚式支护逐渐被新支护形式所替代。按照材质来分类，棚式支护可分为钢筋混凝土、金属和木质。从现阶段棚式支护的使用来看，大多数主要为木支架，极少有钢筋混凝土支架和金属支架。主要原因是钢筋混凝土支架和金属支架成本高、支护效果差，可重复利用率低，因而逐渐退出支护市场。而木支护也有其不足之处，主要是木材质的支护使用期限短，木材耗费多，容易变形，现主要用于浅部围岩的巷道支护中。从支护的效果上来看，棚式支护和巷道表面接触较差，而且容易变形，支护效果较差。因此，棚式支护应用越来越少，被更有优势的新支护方式所取代。

1.2砌碹支护形式

煤矿生产中，该支护方式使用较早，至今已有一定的历史。根据材料对砌碹支护进行分类，可分为混凝土、料石、现浇混凝土、钢筋混凝土等多种类型。其中料石和混凝土类型的砌碹支护具有抗压强度高、抗震能力强、使用期限长、安全度高等优势。但砌碹支护也有不足之处，即该支护属于被动支护，使用时成本较高，而且施工效率低，极大增加劳动强度，因此，现阶段比较少使用。砌碹支护适用于某些特殊的硐室和巷道，因此现今砌碹支护在一些大巷、特殊硐室中依然使用。

1.3锚杆支护形式

在我国煤矿生产中，从锚杆支护的出现和应用到当下已经有50多年，积累了丰富的经验。和砌碹支护、棚式支护比较，锚杆支护属于主动支护形式，其能够密贴巷道表面，围岩控制效果好。在多年的使用中已经证实，锚杆支护是一种安全、有效的支护形式，支护效果优越，目前已经被广泛用于煤矿生产支护中，占据煤矿支护的主体地位。

1.4联合支护形式

由于各种支护材料、性能、作用等存在较大的差异，在煤矿生产中体现出不同的应用价值。联合支护主要是联合应用两种以上支护，各取其优点，达到优势互补的效果。而且对于一些复杂、特殊的施工环境，使用联合支护能起到更好的支护效果。但是联合支护也有其不足之处，主要是投入成本高，效率慢，如果搭配不当，反而导致支护效果更差，达不到预期的效果。因此，联合支护的使用中，合理的支护设计和搭配是关键。

1.5注浆加固形式

注浆加固实际上是一种辅助的手段，在巷道支护中很少独立使用。如果在巷道支护中采用棚式支护、锚杆支护后，没有达到预期的支护效果，可以采用注浆加固的方式来增强支护效果。目前在煤矿巷道支护中使用注浆加固时，选择的材料主要是高分子材料和水泥基材料。将这些材料充填在围岩缝隙，能够使围岩固结，提高围岩承载能力，改善支护的效果。

2煤矿巷道支护技术的应用

2.1软岩巷道支护特点

从科学的角度上来看，软岩巷道主要就是指容易风化、土质黏结性差、土质松软、稳定性差的岩石等，由于软岩石巷道硬度较差，很容易受到外界环境和因素的影响，所以在对这类煤矿进行巷道支护设计的时候应该格外注意。如果需要用数据来判断的话，通常就是松动圈厚度达到1.5m以上的被称之为软岩。从我国目前的地形上来看，软岩的分布并没有规律，很多地区都有软岩分布，通常情况下成岩土层较为深厚并且年代久远，其岩层无论强度大小都被称之为软岩。软岩的自身性质也将会决定巷道的实际特点。不同程度的软岩也应该有着具体的划分，并不是所有的软岩都符合同一情况的巷道设置。可见软岩巷道支护具有一定的要求和特点，只有站在正确的角度去分析和理解问题，才会更好地设置巷道内部的结构，为实现巷道支护体系的完善性奠定坚实的基础。

2.2软岩巷道支护不合理问题分析

巷道支护不合理主要分为三种情况：一种是支护力度过强，这种支护形式将会导致支护超出了需求，也会造成支护经费的浪费，这种情况一般较为少见；第二种刚好与这种支护情况相反，主要就是因为支护不足而造成的巷道问题。有一些煤矿为了节省经费，在对巷道支护的时候存在用料不足的情况，这将会严重影响巷道内部的构造，严重的还会导致巷道出现变形，影响巷道的正常功能。有些时候这种情况还需要花费大量的时间和经费来对其进行维护和修理，产生事半功倍的效果。这种情况在一般的煤矿巷道设计中较为常见；另外一种情况就是巷道支护严重不合理，主要是因为设计与实际参数不符而导致的。

例如一条主要应用于人员通行和运料的巷道，其矩形断面的宽度为3.8m，高度为3.2m。具体的支护方案是设置5根17*2000（mm）的螺纹钢作为锚杆，其间距可以设置为900mm，然后再设置三根与顶板相同规格的螺纹钢在两帮，也是作为锚杆用途，其间距可以设置为1100mm，排间距为1700mm，梁子梯为12*6000（mm）。上述支护存在着一些问题，其中主要问题就是两帮存在内挤情况，并且整体巷道呈现出一种下窄上宽的情况，这种倒梯形的设计并不会有助于煤矿的开采。与此同时还存在着上帮有掏空的情况。

针对上述问题，可以发现，实际上围岩强度较软时，将会引发节理裂隙的发育，使得含黏土的矿物质会干扰巷道的内部环境。造成其内部应力叠加并且集中，对巷道内部的稳定性造成很大的影响。除此之外，围岩不做封闭也会导致其长时间暴露于空气当中，容易出现风化。其中影响巷道内部环境的最主要原因就是支护参数不合理，在实际的设计过程中锚杆固定不足，支护强度与参数不符等，这些因素都将会造成煤矿巷道支护存在一定的问题。

2.3软岩巷道支护改善和优化措施

上文当中，主要讲述了软岩巷道以及软岩巷道的支护技术等内容，只有对其采用窥视孔进行观察，发现其两帮松动圈达到4m厚的时候，底板松动圈厚度也应该达到2m，这种软岩巷道已经属于大松动软岩巷道。其两帮围岩的荷载试验经修订后可以达到15Pa，已经属于软岩。通过检测可以发现，其内部的开掘速率在7～19mm/d，这一变形速率会影响检测点的变形量。上述几种情况都是较为薄弱的环境，只有从根本上认识到问题的关键所在，并且采用创新式的设计理念和设计方法，才会更好地提升巷道支护技术的完善性。而要想改善其问题，就应该设计新的支护方案，应该将顶板设置为6根25*2500（mm）的螺纹钢来强化其拉力，通过加长树脂锚固来进一步的完善方案，为提升煤矿巷道的安全性奠定坚实的基础。

3小结

在煤矿巷道掘进中存在着一定的影响因素，导致巷道掘进速度较慢。结合实地考察对煤矿巷道的分析，针对煤矿巷道安全快速掘进技术，提出具有建设性和指向性的意见与建议，以及科学有效的战略方法和策略，对实现煤矿开采效率及质量等方面发挥着重要现实意义。

参考文献

[1]李雪林.巷道支护技术在煤矿井下掘进中的应用[J].能源与节能，2015，12：127-128.

[2]鞠文君，付玉凯.我国煤矿巷道支护的难题与对策[J].煤矿开采，2015，06：1-5.

[3]唐元参.煤矿巷道支护技术的研究与应用[J].科技展望，2015，34：57.

[4]房新亮.煤矿巷道支护技术的若干思考[J].中国高新技术企业，2015，27：174-175.