煤礦開拓巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

侯志勇

（山西陽煤集團(tuán)一礦， 山西 陽泉 045000）

煤礦地下開采一直是我國煤礦開采的主要方式，巷道支護(hù)在煤礦開采中的作用，一是確保巷道圍巖體的穩(wěn)定性，二是確保巷道圍巖體不發(fā)生大的垮塌，三是保護(hù)作業(yè)人員的安全，所以巷道支護(hù)在煤礦開采過程中起著至關(guān)重要的作用。近年來，隨著我國煤礦需求量的增加，煤炭開采作業(yè)環(huán)境越來越差，這就大大地增加了巷道支護(hù)的難度。

1 煤礦開拓巷道支護(hù)設(shè)計(jì)的研究

1.1 設(shè)計(jì)合適的斷面形狀

斷面巷道的形態(tài)有兩種，一種是拱形巷道斷面形態(tài)（如圖1），一種是梯形斷面巷道形態(tài)。在對其進(jìn)行選擇時(shí)，拱形巷道斷面形態(tài)和梯形巷道斷面形態(tài)都有優(yōu)缺點(diǎn)，拱形巷道斷面形態(tài)在承受壓力方面具有良好的能力[1]，但頂板相對薄弱會(huì)出現(xiàn)破碎的風(fēng)險(xiǎn)，梯形巷道斷面則反之，所以在選擇巷道形態(tài)時(shí)，要根據(jù)煤礦開采的現(xiàn)實(shí)環(huán)境來進(jìn)行科學(xué)決定。

1.2 選擇合理的支護(hù)時(shí)間

圖1 巷道斷面示意圖（mm）

在巷道開拓工作結(jié)束以后，會(huì)出現(xiàn)安全隱患的主要原因是會(huì)受到各種應(yīng)力的破壞，其中影響最大的力是切向應(yīng)力，最小的是徑向應(yīng)力，這些應(yīng)力的作用會(huì)導(dǎo)致巷道產(chǎn)生裂縫，這就使巷道的底層極其容易變形[2]。所以，在開拓巷道完成后需要進(jìn)行巷道支護(hù)，在對巷道加固后可以有效地控制巷道變形，增加安全保障。

1.3 選擇有效的巷道支護(hù)參數(shù)

選擇合理有效的巷道支護(hù)參數(shù)是開展巷道圍巖支護(hù)工作前的重要工作內(nèi)容，這能夠使巷道挖掘作業(yè)更加地順利。在進(jìn)行巷道支護(hù)施工設(shè)計(jì)時(shí)，巷道參數(shù)選擇也起著重要的作用，通過專業(yè)的技術(shù)手段來選擇有效的巷道支護(hù)參數(shù)，這既需實(shí)際情況與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相互之間建立聯(lián)系，也對確定支架承受力、巷道圍巖變形情況起到了不容小覷的作用。

2 煤礦開拓巷道支護(hù)的形成

煤礦開拓巷道支護(hù)有以下幾種方式：砌碹支護(hù)方式、棚式支護(hù)方式、錨噴支護(hù)方式、注漿加固方式和復(fù)合支護(hù)方式。其中砌碹支護(hù)方式是煤礦開采早期較為常用的一種方式，常在大型巷道中使用。棚式支護(hù)方式是九十年代初期較為常用的支護(hù)方式，這種支護(hù)方式的特性是同時(shí)具備剛性和柔性。但在復(fù)雜或條件差的環(huán)境中不能發(fā)揮出其優(yōu)勢，并且造價(jià)較高。錨噴支護(hù)方式在支護(hù)技術(shù)中有著重要的作用，是最為常用的一種支護(hù)方式，錨噴支護(hù)與圍巖結(jié)合可以起到加固的作用，降低風(fēng)與水帶來的影響[3]。隨著錨噴支護(hù)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用的范圍也變得廣泛。以山西省沁裕煤礦為例，該煤礦在原有的支護(hù)方式上，引入錨噴支護(hù)，在頂板采用錨索加強(qiáng)支護(hù)，使支護(hù)更加安全可靠。注漿加固方式能夠?qū)⑾锏缼r應(yīng)力重新分布，使其達(dá)到平衡和穩(wěn)定。因此，這種方式經(jīng)常在破碎巖體環(huán)境中應(yīng)用。復(fù)合支護(hù)方式是一種較為復(fù)雜的方式，目前并沒有被廣泛的應(yīng)用。復(fù)合支護(hù)顧名思義就是多種支護(hù)方式相互配合進(jìn)行支護(hù)的一種方式，這樣可以將各類支護(hù)的長處進(jìn)行合理發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)多種優(yōu)勢互補(bǔ)，應(yīng)用范圍也變得更為廣泛。但由于成本過高并且支護(hù)形式需要合理的匹配，所以沒有被廣泛的應(yīng)用。

3 煤礦巷道支護(hù)存在的問題及改進(jìn)措施

1）開拓煤礦巷道支護(hù)時(shí)，存在分析不全面、支護(hù)方式設(shè)計(jì)不合理等現(xiàn)象。所以，要結(jié)合煤礦開拓巷道的實(shí)際情況，進(jìn)行全面的分析，在開拓巷道的過程中，要對支護(hù)方式進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，使巷道工程安全可靠。

2）在進(jìn)行支護(hù)工作時(shí)，因?yàn)閲鷰r表面較為脆弱，大大降低了結(jié)合的能力，并且構(gòu)造應(yīng)力也不足，極大程度上增加了煤礦巷道被破壞的可能性，進(jìn)而發(fā)生部分區(qū)域出現(xiàn)圍巖裂縫粉碎的現(xiàn)象。除此之外，在進(jìn)行有關(guān)軟巖類型的巷道開拓時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況，采取相應(yīng)的措施。在開拓巷道時(shí)要合理地布置巷道的應(yīng)力分布，可以利用手動(dòng)的方式或者機(jī)械的方式來對巷道內(nèi)的應(yīng)力進(jìn)行優(yōu)化，這樣才能夠合理地掌控巷道內(nèi)的應(yīng)力，同時(shí)還需要合理地設(shè)計(jì)巷道截面的形態(tài)和大小，對圍巖的應(yīng)力進(jìn)一步優(yōu)化，還要考慮到周圍殘余的應(yīng)力，針對巷道圍巖的應(yīng)力以及容易發(fā)生變形的部位做好把控。

在進(jìn)行巷道支護(hù)工作前，針對所要進(jìn)行支護(hù)工作部位的地質(zhì)做出詳細(xì)可靠的分析，通過分析的結(jié)果，精確找到巷道圍巖的薄弱地點(diǎn)，針對該薄弱區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)措施，從而使巖石表面的張力以及約束力大幅度提升，并且提高圍巖的承載力，大大加強(qiáng)安全保證。當(dāng)常規(guī)措施無法奏效時(shí)，需要進(jìn)行再次支護(hù)，在保持支護(hù)的柔性時(shí)，再次提高護(hù)體的強(qiáng)度，在巷道穩(wěn)定的前提下，再次支護(hù)可以將圍巖變形控制法可控范圍內(nèi)，將應(yīng)力進(jìn)行釋放。

4 結(jié)語

隨著社會(huì)能源消耗的逐漸加大，煤礦開采開拓巷道的深度與廣度的不斷加強(qiáng)，煤礦開采的環(huán)境也越來越復(fù)雜，這導(dǎo)致了巷道支護(hù)的難度不斷上升。因此，工作人員除了要根據(jù)煤礦巷道實(shí)際情況選擇合理自護(hù)技術(shù)以外，還要從煤礦巷道技術(shù)著手，不斷對技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)新，從而提升巷道圍巖的穩(wěn)固性，這對未來煤礦開采具有重要的意義。