煤礦巷道支護(hù)類型的選擇

明小銳

摘 要：煤礦巷道受巖石應(yīng)力作用等易遭受破壞，影響到煤礦的安全作業(yè)，因而煤礦巷道支護(hù)是煤礦建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)。不同煤礦巷道條件不同，其支護(hù)類型也需因地制宜地選擇合適的，從而實(shí)現(xiàn)對巷道的有效保護(hù)。

關(guān)鍵詞：煤礦；巷道；支護(hù)；支架

中圖分類號：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

我國的煤礦資源多是集中于地下分布，因而需在礦井下開挖多條巷道，以方便對煤礦的開采。然而隨著對煤礦資源的不斷開采使用，需不斷增加井下開采深度、作業(yè)范圍等以尋求更多的煤礦資源，如此巷道的開挖深度也隨之增加。由于地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)等復(fù)雜多變，巷道在使用中可能會(huì)受到來自土壤、巖石等的破壞，進(jìn)而影響其安全使用并可能會(huì)威脅井下作業(yè)人員安全，因而需高度重視巷道的安全使用，一般在煤礦作業(yè)中是通過對其進(jìn)行支護(hù)以提高其使用的安全、可靠性。

一、煤礦巷道支護(hù)的必要性

1 巷道破壞原因分析

受煤礦資源分布限制，煤礦巷道是在地下開挖的，其破壞因素主要是來自于地下巖石土層等作用。概括地講，在煤礦巷道中，破壞形式主要有巖石原始應(yīng)力破壞、巷道囤巖應(yīng)力分布破壞以及自然平衡拱的形成及其破壞作用。

由于煤礦在開采前，地下巖層基本上保持著原始的應(yīng)力狀態(tài)，在受上層巖石重力作用下巖塊朝著兩兩垂直的三方向發(fā)生變形，且同時(shí)會(huì)受到相鄰巖石對其的約束側(cè)向力作用，還可能會(huì)受到構(gòu)造應(yīng)力、溫度應(yīng)力等，巖層在這幾種力下保持平衡；然而，當(dāng)煤礦在開采過程中，巖層的原始應(yīng)力狀態(tài)將被破壞而重新分布，導(dǎo)致圍巖頂板兩端呈現(xiàn)應(yīng)力集中狀態(tài)，且受自身重力影響頂板發(fā)生彎曲下沉，并在底部產(chǎn)生壓應(yīng)力，若超出其最高承載壓應(yīng)力則頂層巖石將發(fā)生破壞，進(jìn)而重組應(yīng)力分配；待煤礦開采后，巖石頂層便呈現(xiàn)暴露出來，并如房梁支撐梁般承受來自上、下巖層的作用力，若未對其進(jìn)行輔助支撐，則長期在這種應(yīng)力作用下頂板將發(fā)生彎曲變形，并對上頂板有拉應(yīng)力作用，當(dāng)拉應(yīng)力過高超過其承受能力時(shí)則會(huì)“拉斷”上巖層，進(jìn)而使得巖石產(chǎn)生裂縫、破裂等形成自然平衡拱，增大頂板受力并繼續(xù)擴(kuò)大平衡拱，進(jìn)而施壓給巷道側(cè)面，長期作用將引起巷道的破壞。

2 巷道支護(hù)的作用

在上述中提到，煤礦開采后巖層頂板會(huì)暴露出來并受上、下巖層的壓應(yīng)力，若進(jìn)行巷道支護(hù)則可輔助支撐頂板，有效加固圍巖的穩(wěn)定性并防止其因受壓變形而發(fā)生冒落等問題引起巷道的破壞，進(jìn)而進(jìn)一步確保煤礦開采作業(yè)在巷道中進(jìn)行的安全性。因而，對于建于地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖層構(gòu)造不同的巷道應(yīng)選擇合適的支護(hù)類型對其進(jìn)行保護(hù)，以保障巷道在其使用年限期間可靠使用。

二、煤礦巷道支護(hù)類型及選擇分析

1 煤礦巷道的支護(hù)類型介紹

煤礦巷道的支護(hù)類型有多種，常用的主要有木支架、金屬支架、石材及錨噴支護(hù)等。木支架是較早應(yīng)用于煤礦開采的支護(hù)形式，其架設(shè)工作簡單、方便，多見于梯形棚且可適用于多種地壓環(huán)境；金屬支架多使用槽鋼、U型伸縮鋼等鋼材，相比于木支架，其抗潮濕、抗腐蝕能力強(qiáng)，可作為永久性支護(hù)使用，并適用于地壓較大的巷道中。

而石材支護(hù)則是通過使用如磚塊、混泥土等料石堆砌而成的由基礎(chǔ)、墻體、拱頂組成的拱形架構(gòu)，其能承受較大的地壓且具有防水防火、減緩巖層風(fēng)化等作用。需注意的是，在地壓較大的地質(zhì)環(huán)境或是地壓分布不均的地區(qū)其拱頂或墻體上會(huì)有拉力作用，而磚塊、混凝土的抗拉強(qiáng)度相對較差，因而為保護(hù)拱形結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可使用鋼筋混泥土進(jìn)行砌碹；另外因料石支護(hù)施工較為困難，成本造價(jià)高，其多用于井筒附近位置的支護(hù)。

錨桿支護(hù)屬于新型巷道支護(hù)形式，不同于一般的支架受力，錨桿是將巖石圍巖進(jìn)行錨固，從而支架與圍巖結(jié)為一體共同受力，有效改善圍巖的變形程度。根據(jù)不同的使用需求，錨桿分為木錨桿、金屬錨桿及藥卷錨桿等多種，且為了更有效地防止圍巖風(fēng)化、冒落，錨桿支護(hù)通常與噴漿配合使用。因錨桿支護(hù)在使用時(shí)耐用牢固、安全可靠且其施工簡單，因而隨著對地下煤礦開采的不斷深入，錨桿支護(hù)形式在未來的應(yīng)用將越來越廣。

2 不同巷道下支護(hù)類型的選擇

為滿足不同礦下煤礦開采作業(yè)需求，巷道的設(shè)計(jì)及使用主要有三種形式，即開拓巷道、準(zhǔn)備巷道及回采巷道，且由于各自的地形條件、使用年限等不同，其支護(hù)類型應(yīng)選擇合適的對其進(jìn)行保護(hù)。

開拓巷道是用于煤礦礦床的開拓而開挖的巖石巷道，其設(shè)計(jì)壽命較長，基本上與礦井的使用年限一致。開拓巷道的位置一般選在巖層受力穩(wěn)定的區(qū)域，從而降低其在使用時(shí)的維護(hù)工作，其支護(hù)方式通常選擇施工方便、穩(wěn)定可靠的錨噴方式；準(zhǔn)備巷道是用于煤礦開采中的某個(gè)采區(qū)（或盤區(qū)）使用，是沿煤巷道，因而對該巷道的維護(hù)、使用等有著嚴(yán)格的要求，此外，準(zhǔn)備巷道中空氣濕度大，會(huì)加速巖石風(fēng)化，因而對此巷道的支護(hù)首先應(yīng)對其進(jìn)行噴漿并封閉式處理，并使用錨桿與金屬網(wǎng)共同使用的支護(hù)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對巷道的有效保護(hù)，延長其翻修周期；最后，關(guān)于回采巷道，其是僅服務(wù)于采煤的工作面，因而使用周期短?；夭上锏赖墓ぷ髅婊旧蠟閮身樇扒醒?，其巷道內(nèi)巖壁受壓較大，因而對回采巷道的支護(hù)主要從解決壓應(yīng)力對內(nèi)巖壁的作用，并保障巷道能正常輸送煤礦及通常順暢出發(fā)。

3 巷道支護(hù)技術(shù)配合使用

隨著煤礦地下開采的深度增加，巷道中使用單一的金屬支架或錨桿支護(hù)已無法保障巷道使用的安全、可靠性，故應(yīng)結(jié)合巷道的地質(zhì)特性，將多種支護(hù)方式配合使用，如可將錨桿、金屬網(wǎng)、鋼帶等組合為錨網(wǎng)支護(hù)方式，從而以最經(jīng)濟(jì)最有效的方式實(shí)現(xiàn)對煤礦巷道的保護(hù)，促進(jìn)煤礦作業(yè)的安全開展。

結(jié)語

煤礦開采工作多是在地下完成，伴隨有一定的危險(xiǎn)性，因而對煤礦作業(yè)的安全性有著極高的要求。煤礦巷道是地下開采過程中的重要通道，受巖層應(yīng)力作用易受到破壞，為保障井下煤礦開采作業(yè)的安全、順利展開，煤礦巷道應(yīng)結(jié)合其所處環(huán)境的地質(zhì)特征，采用經(jīng)濟(jì)合適的支護(hù)類型對其進(jìn)行保護(hù)，使得巷道以更穩(wěn)固、更安全的性能服務(wù)于煤礦資源的開發(fā)。

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