淺談我國(guó)煤礦掘進(jìn)支護(hù)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展

徐濤

摘 要：煤巷井下掘進(jìn)是煤礦開采的重要環(huán)節(jié)，而作為煤巷井下掘進(jìn)安全生產(chǎn)的重要保護(hù)環(huán)節(jié)，煤巷掘進(jìn)支護(hù)則是保證煤礦順利安全生產(chǎn)的重中之重。與時(shí)俱因地制宜的制定適用的支護(hù)方案，顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：煤巷；井下；掘進(jìn)；支護(hù)

一、引言

我國(guó)的煤礦生產(chǎn)多數(shù)是在地下進(jìn)行 ，露天開采的數(shù)量極為有限， 根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)大部分煤礦開采近八成以上均需要在地下進(jìn)行， 這種 井工開采 ， 井下作業(yè)，需要在地表以下開掘大量巷道，以實(shí)現(xiàn)采煤與運(yùn)輸?shù)母咝н\(yùn)行。由于地下礦井地質(zhì)條件復(fù)雜、作業(yè)施工環(huán)境惡劣，搞好煤礦掘進(jìn)支護(hù)，提高巷道暢通與圍巖穩(wěn)定水平，對(duì)提升煤礦安全生產(chǎn)質(zhì)量與水平具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在這種背景之下，積極探索煤礦掘進(jìn)支護(hù)的相關(guān)應(yīng)用技術(shù)，提高煤礦掘進(jìn)支護(hù)水平，對(duì)促進(jìn)煤礦可持續(xù)發(fā)展意義重大。

近年來，煤炭開采業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢(shì)，一些礦井不斷向大型化、現(xiàn)代化發(fā)展。作為開采的重要安全保障，支護(hù)工藝手段面臨了更大的挑戰(zhàn)，其中，巷道支護(hù)直接關(guān)系到開采人員的人身安全及工程開采的進(jìn)度。針對(duì)不同的煤層狀況，不同的地質(zhì)狀況，開采維護(hù)人員，不應(yīng)該照搬一些成功支護(hù)方案，而應(yīng)該吸取經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際，應(yīng)該不斷開發(fā)新的支護(hù)工藝，考察當(dāng)?shù)氐膶?shí)際土層情況，有層次，有針對(duì)的制定適合自己的支護(hù)方案。

結(jié)束語：

二、煤礦掘進(jìn)支護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著煤礦開采強(qiáng)度與范圍顯著增加 ，巷道布置出現(xiàn)了以下發(fā)展方向：

一是在巷道層位方面， 永久性巷道從巖巷向煤巷發(fā)展， 以提高掘進(jìn)速度， 縮短建井周期； 放頂煤開采技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得回采巷道從巖石頂板煤巷向煤層頂板巷道和全煤巷道發(fā)展。

二是在巷道斷面形狀與大小方面，拱形斷面向矩形斷面發(fā)展，以提高掘進(jìn)速度與斷面利用率，回采巷道有利于采煤工作面的快速推進(jìn)；小斷面向大斷面發(fā)展，以滿足大型采掘設(shè)備與高開采強(qiáng)度的要求。

三是在回采巷道數(shù)量方面，單巷布置向多巷發(fā)展，以滿足高瓦斯礦井及大型礦井運(yùn)輸、通風(fēng)的要求。四是從巷道賦存條件方面，埋深從淺部向深部發(fā)展，簡(jiǎn)單地質(zhì)條件向復(fù)雜地質(zhì)條件發(fā)展。所有這些發(fā)展趨勢(shì)都增加了巷道支護(hù)難度，對(duì)支護(hù)技術(shù)提出更高、更苛刻的要求。

煤礦巷道支護(hù)經(jīng)歷了木支護(hù)、砌碹支護(hù)、型鋼支護(hù)到錨桿支護(hù)的漫長(zhǎng)過程。我國(guó)煤礦于20世紀(jì)50年代開始在巖巷中使用錨桿支護(hù)，至今已有半個(gè)多世紀(jì)的歷史。錨桿支護(hù)經(jīng)歷了從低強(qiáng)度、高強(qiáng)度到高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力支護(hù)的發(fā)展過程。早期的錨桿主要是機(jī)械錨固錨桿、鋼絲繩砂漿錨桿、端部錨固樹脂錨桿、快硬水泥錨桿及管縫式錨桿等。這些錨桿支護(hù)強(qiáng)度與剛度低，支護(hù)原理上仍屬于被動(dòng)支護(hù)，只適應(yīng)于簡(jiǎn)單地質(zhì)條件。對(duì)高強(qiáng)度錨桿支護(hù)技術(shù)是由澳大利亞引進(jìn)的錨桿支護(hù)技術(shù)。近年來，為了解決深部及復(fù)雜困難巷道支護(hù)難題，又開發(fā)出高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力錨桿支護(hù)技術(shù)。不僅重視錨桿的強(qiáng)度，而且更重視支護(hù)系統(tǒng)的剛度，特別是錨桿預(yù)應(yīng)力的重要性，真正實(shí)現(xiàn)了錨桿的主動(dòng)、及時(shí)支護(hù)， 充分發(fā)揮了錨桿的支護(hù)作用。

三、巷道圍巖控制理論發(fā)展及支護(hù)技術(shù)研究

1、巷道圍巖控制理論發(fā)展

在控制圍巖變形破壞方面國(guó)內(nèi)外一些專家學(xué)者都進(jìn)行了一些科學(xué)分析，主要有以下觀點(diǎn)：

（1）冒落拱理論：該理論核心思想是認(rèn)為巷道圍巖具備自然承載能力，方法是在巷道的上方將形成一個(gè)拋物線形的自然平衡拱。

（2）新奧法：該理論核心思想是充分調(diào)動(dòng)圍巖的承載能力，讓支護(hù)體與圍巖共同形成穩(wěn)固的支撐圈。

（3）圍巖弱化法、卸壓法：該理論的核心是主張利用支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合圍巖的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，調(diào)整支護(hù)架結(jié)構(gòu)，吸收并釋放圍巖能量，以此來提高圍巖穩(wěn)定性。

（4）主次承載區(qū)理論：該理論把巷道分為主次承載區(qū)，壓縮區(qū)尾部在圍巖深部，為維護(hù)巷道未定的主承載區(qū)，張拉區(qū)分布在巷道周圍，為次承載區(qū)，需要通過支護(hù)加固手段加強(qiáng)承載力。以上為巷道圍巖控制理論的部分專家分析，相關(guān)理論還有很多，在此不作一一論述。

2、巷道井下掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)研究

巷道井下掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)無論從理論知識(shí)還是方法手段上講，都呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢(shì)，從宏觀角度上講，筆者分析主要有以下幾種：

（1）圍巖支護(hù)：這種支護(hù)手段可以稱之為被動(dòng)支護(hù)，其典型代表為棚式金屬支架支護(hù)。它通過金屬支架，直接作用于巷道圍巖表面，以此來抵御或減緩圍巖變形壓力，這種支護(hù)技術(shù)可以作為臨時(shí)支護(hù)手段，但隱患大。

（2）圍巖加固：之中支護(hù)手段為主動(dòng)支護(hù)，其典型代表為錨桿（索）支護(hù)，這種支護(hù)手段已經(jīng)走向成熟，它把支護(hù)力度植入圍巖內(nèi)部巷道，不僅給巷道圍巖表層起到支護(hù)作用，而且可以大大緩沖圍巖變形周期。

（3）多元支護(hù)技術(shù)：這種手段近年來被煤巷井下掘進(jìn)作業(yè)廣泛采用，也可稱之為符合支護(hù)，是指幾種支護(hù)形式的組合或者采用復(fù)合材料進(jìn)行支護(hù)巷道。經(jīng)過不斷的發(fā)展，復(fù)合支護(hù)技術(shù)已經(jīng)從最初的支護(hù)方式疊加，演變成多種方式的聯(lián)合，融合如錨桿+錨索、錨桿+錨注等等；在特殊情況下時(shí)亦有主被動(dòng)方式的聯(lián)合，如稍體+錨桿（索）、金屬支架+錨桿（索）、金屬支架+錨注等。

四、煤巷井下掘進(jìn)支護(hù)發(fā)展對(duì)策

1、放寬經(jīng)濟(jì)政策，加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)重視。經(jīng)濟(jì)政策是保障煤炭企業(yè)作為支護(hù)的前提條件，一個(gè)企業(yè)只有放寬對(duì)支護(hù)安全資金投放力度，才能保障，支護(hù)改革的順利推進(jìn)。其次提高支護(hù)改革理念，改變傳統(tǒng)支護(hù)觀念，加強(qiáng)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)重視程度，是保證支護(hù)改革順利進(jìn)行的關(guān)鍵。

2、加強(qiáng)管理力度，加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)。加強(qiáng)管理是鞏固和發(fā)展支護(hù)改革成果的重要保證現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)管理直接影響到支護(hù)的質(zhì)量，也是決定支護(hù)改革成敗的關(guān)鍵所在。主要是現(xiàn)場(chǎng)管理和信息反饋兩個(gè)方面。當(dāng)下已經(jīng)有很多企業(yè)采用了計(jì)算機(jī)智能管理系統(tǒng)。其次，要加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，提高工人的技術(shù)水平。由于目前在職工人工齡短，素質(zhì)低、技術(shù)差，只靠人并前培訓(xùn)的知識(shí)參加生產(chǎn)，對(duì)實(shí)際中的很多技術(shù)要求、操作規(guī)程不了解，給支護(hù)改革帶來了很大阻力。我們?cè)谕茝V新技術(shù)、新工藝的同時(shí)，井上講原理、工藝，井下講實(shí)際操作相結(jié)合的培訓(xùn)方式，跟班作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，才能提高工人的操作水平，保證支護(hù)改革的順利進(jìn)行。

3、支護(hù)原則及方案的選擇。處于深部高應(yīng)力環(huán)境下的巷道開挖以后，圍巖表面產(chǎn)生幾十毫米至幾米的變形，且隨開采深度加大，巷道變形量呈近似線性關(guān)系增大。巷道圍巖的變形增長(zhǎng)和破裂區(qū)的形成經(jīng)歷了一個(gè)時(shí)間過程，深部巷道變形發(fā)展速度在巷道剛開掘時(shí)較快，以后逐漸衰減，在巷道頂、底板處產(chǎn)生壓應(yīng)力集中的剪切破壞，直至剪切滑移裂縫交錯(cuò)而破裂區(qū)完全形成。

4、進(jìn)行支護(hù)效果監(jiān)測(cè)。完整的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)資料可以為巷道支護(hù)的成功實(shí)施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是巷道支護(hù)工程得以鞏固和發(fā)展的重要保證。其主要目的在于：掌握巷道圍巖動(dòng)態(tài)及其規(guī)律性，為巷道支護(hù)進(jìn)行日常動(dòng)態(tài)化管理提供科學(xué)依據(jù)；為檢驗(yàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)參數(shù)及施工工藝的合理性，修改、優(yōu)化支護(hù)參數(shù)提供科學(xué)依據(jù)；監(jiān)控巷道支護(hù)的施工質(zhì)量，對(duì)支護(hù)狀況進(jìn)行跟蹤反饋和預(yù)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程隱患，以保證施工安全和巷道穩(wěn)定；

五、結(jié)束語

本文闡述了煤礦掘進(jìn)支護(hù)的重要意義，并對(duì)煤礦支護(hù)進(jìn)行深入研究，分析了當(dāng)前煤礦掘進(jìn)支護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀，提出了煤礦掘進(jìn)支護(hù)應(yīng)用的對(duì)策措施，以提高煤礦安全生產(chǎn)水平 。

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