淺析煤礦巷道支護(hù)的選擇

侯建國

（太原煤氣化加樂泉煤礦，山西 太原 030204）

淺析煤礦巷道支護(hù)的選擇

侯建國

（太原煤氣化加樂泉煤礦，山西 太原 030204）

目前，煤炭作為一種不可再生的重要資源，對(duì)全球的經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)，巷道支護(hù)作為掘進(jìn)和回采的重要技術(shù)支撐，起到了重要的作用。就煤礦巷道支護(hù)選擇進(jìn)行了探討。

煤礦；巷道；安全支護(hù)；支架

煤礦巷道是礦工生命安全的保證，也是進(jìn)行回采和掘進(jìn)的前提條件，隨著我國煤礦開采深度的不斷增加，煤礦巷道支護(hù)經(jīng)歷了多項(xiàng)技術(shù)革新，早期開采階段幾乎都是就地取材的以木料為主的支護(hù)方式。隨著新型材料的出現(xiàn)，基本形成了以金屬支架、錨桿、錨噴網(wǎng)復(fù)合等的支護(hù)形式，這些受限于深度和巖性影響的支護(hù)耗費(fèi)了大量材料。經(jīng)過多年的技術(shù)革新，分為以下幾種支護(hù)方式。

1 木支架

木支護(hù)技術(shù)主要是采用木材作為支護(hù)材料，此種支架是較為常見的，它的主要結(jié)構(gòu)是梯形，主要的支護(hù)方式有“親口”棚、鴨嘴棚、戴帽點(diǎn)柱、木垛等。根據(jù)不同的形式架設(shè)的特點(diǎn)，可以在任何壓力下使用。有的架設(shè)質(zhì)量要求較高，如果架設(shè)不良，則會(huì)嚴(yán)重影響到支護(hù)的效果。此時(shí)，就需要對(duì)架設(shè)認(rèn)真、仔細(xì)搭設(shè)，避免后期出現(xiàn)問題。木支架具有的優(yōu)點(diǎn)是木材容易獲得、成本低、質(zhì)量較小、易搭建架設(shè)，還具有一定的強(qiáng)度、可伸縮性；它的缺點(diǎn)是初撐力和工作阻力達(dá)不到要求，適應(yīng)圍巖變形能力差，僅僅靠木梁木腿支柱壓入頂?shù)装?，材料消耗量極大，且木材易返潮、生蟲、燃燒，易引起礦井火災(zāi)，產(chǎn)生有毒有害氣體，威脅礦井安全生產(chǎn)。因此，為了節(jié)約木材的使用，盡量少使用木支架或不使用此種結(jié)構(gòu)。

2 金屬支架

隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，煤炭開采深度不斷加大，巷道支護(hù)條件越來越復(fù)雜，金屬支架作為一種有效的支護(hù)方式，應(yīng)用廣泛。此種支架主要分剛性支架支護(hù)與可縮性支架支護(hù)，其中，剛性金屬支架是相對(duì)于可縮性支架而言的，這種支護(hù)方式具有較大的承載能力，但不能適應(yīng)巷道圍巖的變形。這種支架隨著礦山壓力的不斷增大，支架頂梁會(huì)被頂板壓彎，棚腿被壓入底板甚至扭曲變形，支架的斷面也在不斷縮小。由于支架本身沒有可伸縮性，剛性金屬支架適用于圍巖比較穩(wěn)定、礦山壓力不大的巷道?？煽s性支架允許壓縮變形量大，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壓縮范圍內(nèi)，工作阻力隨壓縮量大而增大，阻力較大，具有適應(yīng)和控制圍巖變形的能力。

金屬支架的優(yōu)點(diǎn)為：①服務(wù)年限長(zhǎng)。巷道可以進(jìn)行一次性永久支護(hù)，降低了巷道維修率，受力范圍和承載力較大，可以有效地控制巷道周圍圍巖的脫落、移動(dòng)等問題。②金屬支架在巷道搭建需要按照斷面施工，使得巷道的質(zhì)量具有一定的標(biāo)準(zhǔn)。③金屬支架具有較大的可伸縮性，還具有較高的硬度，不易折斷，不會(huì)輕易受到頂板應(yīng)力之后而折斷，進(jìn)而導(dǎo)致事故的發(fā)生。④金屬支架便于回收，在一定程度上能夠節(jié)約成本。

金屬支架的缺點(diǎn)為：①金屬支架在制作時(shí)比較麻煩，因?yàn)橘|(zhì)量較大，搬運(yùn)、修理非常不方便，且在初期的投資較大，人員的支護(hù)難度也較大；②如果原先的巷道沒有任何支護(hù)，采用金屬支護(hù)時(shí)就會(huì)受到斷面的影響，如果不及時(shí)就地取材進(jìn)行維護(hù)，則會(huì)埋下安全隱患；③金屬支架存在觸電危險(xiǎn)；④如果破壞了巖石的特性帶，將會(huì)難以回收。

3 錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方式

錨桿支護(hù)方式是利用圍巖本身強(qiáng)度來維護(hù)巷道的支護(hù)方式，通常應(yīng)用在具有不同的地質(zhì)、深度的巷道中。錨桿支護(hù)方式與其他的支護(hù)方式相比較而言，更加堅(jiān)固、使用壽命長(zhǎng)、安全性高、更加可靠，本身施工比較簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量較少，加之對(duì)巷道圍巖強(qiáng)度的強(qiáng)化作用，明顯提高了圍巖的穩(wěn)定性，從根本上改善了巷道的支護(hù)狀況，保證了安全生產(chǎn)。同時(shí)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了支護(hù)物料的運(yùn)輸，加大了生產(chǎn)力，加快了循環(huán)進(jìn)度，提高了礦井的經(jīng)濟(jì)效益，成為了煤礦巷道的一種主要支護(hù)形式，代表了煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的主要發(fā)展方向。

錨桿支護(hù)方式的缺點(diǎn)為：人工打頂較為困難，常有脫落傷人事故發(fā)生，由于其屬于隱性支護(hù)，監(jiān)測(cè)支護(hù)較為困難。如果只采用錨桿支護(hù)方式，會(huì)導(dǎo)致圍巖的脫落或風(fēng)化，不能很好地保證其質(zhì)量和安全。因此，最好與噴射混凝土、金屬網(wǎng)支護(hù)方式結(jié)合，從而達(dá)到支護(hù)的目的。錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方式作為一種比較先進(jìn)的支護(hù)技術(shù)，特別是在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，得到了廣泛應(yīng)用。

此種支護(hù)方式是深入巖石內(nèi)部施工一定長(zhǎng)度的錨桿，與巖質(zhì)體形成復(fù)合作用，充分彌補(bǔ)因巖體強(qiáng)度不足，發(fā)揮錨拉作用，使巖質(zhì)體自身結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度得到增強(qiáng)。在邊角坡設(shè)置金屬網(wǎng)噴射混凝土，能起到抗變形的作用，使整個(gè)受力面形成一個(gè)抗彎、抗拉、抗剪的整體。

錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)主要適用在穩(wěn)定性差、強(qiáng)度低、易風(fēng)化掉碴、自穩(wěn)能力小和自穩(wěn)時(shí)間短的圍巖中。其巷道的服務(wù)年限較長(zhǎng)，塑變壓力較大，圍巖變形位移明顯。此種支護(hù)方式不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載力強(qiáng)、安全可靠，適用于多種巖層，施工靈活，施工工期大大縮短，且解決了單獨(dú)噴射混凝土支護(hù)所提供的支護(hù)抗力不足和單獨(dú)錨桿支護(hù)圍巖易風(fēng)化和潮解，圍巖強(qiáng)度降低、掉落，“錨空”等問題。此外，還借鑒了噴射混凝土的構(gòu)思經(jīng)驗(yàn)，采用網(wǎng)笆形式保護(hù)圍巖，避免了圍巖裂隙的發(fā)展和斷裂，阻止了圍巖危石松動(dòng)向深部延展，還具有適應(yīng)圍巖變形的能力，形成了柔性保護(hù)層，這是噴射混凝土層不可比的。

4 支護(hù)方式的選擇

目前，提高巷道支護(hù)的質(zhì)量對(duì)提高煤炭經(jīng)濟(jì)效益、降低原煤生產(chǎn)成本起著巨大的作用。支護(hù)方式的選擇要根據(jù)實(shí)際情況來選擇，在礦井開拓和巷道掘進(jìn)過程中，應(yīng)根據(jù)礦井各巷道的地質(zhì)條件，合理確定巷道和硐室的支護(hù)方式。

5 結(jié)束語

綜上所述，煤礦巷道支護(hù)必須因地制宜，提前根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，綜合考慮開采順序、服務(wù)年限以及各巷道使用要求等因素，選擇穩(wěn)固的支護(hù)方式，避免因反復(fù)維修而增加不必要的費(fèi)用支出。在巷道支護(hù)不能滿足安全生產(chǎn)的需要時(shí)，要認(rèn)真分析原因總結(jié)教訓(xùn)，及時(shí)選擇更加牢靠的支護(hù)方式。

［1］趙海平，李艷玲.復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用分析［J］.科技傳播，2013（02）.

〔編輯：張思楠〕

TD353

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.036

2095-6835（2017）13-0036-02