巷道頂板支護(hù)技術(shù)分析

高 鵬

(山西新元煤炭有限責(zé)任公司，山西 壽陽 045400)

一些煤礦受到長期不斷的地質(zhì)構(gòu)造運動的影響，造成礦區(qū)地下巖層受到嚴(yán)重破壞，進(jìn)而發(fā)生井下巷道圍巖碎裂、變形，甚至出現(xiàn)節(jié)理發(fā)育等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象使煤炭在開采的過程中，巷道巖層的壓力大大增加，并且出現(xiàn)了較多的裂紋，最終在很大程度上增加了圍巖頂板的壓力。另外，因為地質(zhì)條件變化的影響，使得巷道的圍巖強度降低。如果巷道的圍巖強度降低，再加上掘進(jìn)的巷道位于地質(zhì)構(gòu)造帶的附近，如正在掘進(jìn)的巷道周圍有豐富的地下水存在，使得圍巖軟化，加大了支護(hù)工作的難度。隨著不斷向前掘進(jìn)，巷道的長度加大，會發(fā)生圍巖應(yīng)力的重構(gòu)，進(jìn)而加大巖層的不穩(wěn)定性，進(jìn)一步降低圍巖的強度。

巷道支護(hù)在煤礦開采過程中具有非常重要的作用，而巷道掘進(jìn)是其中一項重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。礦井工人可以通過進(jìn)出礦井并運輸物資，驚嚇的空氣流動也離不開巷道，空氣通過巷道從地面進(jìn)去礦井，并隨著風(fēng)流在巷道內(nèi)的流動將有毒有害氣體排出礦井。本文主要對巷道支護(hù)的地質(zhì)條件和支護(hù)方式進(jìn)行了分析，提出了使用聯(lián)合支護(hù)的方法進(jìn)行復(fù)雜地質(zhì)條件下巷道的支護(hù)，可以在很大程度上保障巷道的支護(hù)安全，并為相似巷道支護(hù)提供參考。

1 影響巷道支護(hù)的因素和掘進(jìn)技術(shù)分析[1]

煤礦井下的地質(zhì)條件復(fù)雜，極易出現(xiàn)一些異常的現(xiàn)象，在這種條件下進(jìn)行煤炭的開采活動，會對開采工作造成很大的影響，提高其難度，因此，需要對活動過程進(jìn)行嚴(yán)格管理，使用先進(jìn)的開采技術(shù)，以滿足更高的安全和技術(shù)要求。為了能夠順利完成復(fù)雜地質(zhì)條件下的生產(chǎn)活動，首先必須分析影響煤礦巷道支護(hù)的主要影響因素。

(1)影響巷道支護(hù)的因素

煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜，地形變化多樣，因此煤礦開采面臨很多的困難。為保證復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦開采活動能夠順利進(jìn)行，需要對安全因素進(jìn)行詳細(xì)的分析，通過更高的技術(shù)和更豐富的經(jīng)驗和管理，實現(xiàn)安全開采。在開采煤礦之前，首先要對影響巷道支護(hù)的因素進(jìn)行分析。

煤礦地下的巖層受到地質(zhì)構(gòu)造運動的影響，出現(xiàn)了圍巖破裂或者裂紋增多、節(jié)理發(fā)育等現(xiàn)象，增大了圍巖頂板的壓力，進(jìn)而增加了煤炭開采的難度。地質(zhì)構(gòu)造運動造成巷道圍巖的強度變小，如果煤礦附近有豐富的地下水資源，還會使巷道圍巖軟化，進(jìn)一步增加了巷道支護(hù)的難度。進(jìn)行掘進(jìn)時增加掘進(jìn)長度或者發(fā)生巷道圍巖應(yīng)力重構(gòu)，巷道圍巖的不穩(wěn)定性加大，圍巖強度降低。當(dāng)前一些巷道使用開放式的支護(hù)方式，當(dāng)巷道頂板的壓力增大時，巷道底板的圍巖應(yīng)力會出現(xiàn)集中，這是如果是軟巖底板，就會出現(xiàn)巷道底鼓的現(xiàn)象，在進(jìn)行軌道鋪設(shè)時，難度大大增加增加，進(jìn)行巷道支護(hù)時也比較困難。

(2)掘進(jìn)技術(shù)分析

煤礦巷道的掘進(jìn)方式可以分為普通掘進(jìn)和綜掘機掘進(jìn)兩種。掘進(jìn)方式的選擇一般是根據(jù)巷道長度以及互相取代的臨界點進(jìn)行的。不同掘進(jìn)方式的相關(guān)參數(shù)也會對巷道的長度起到?jīng)Q定作用。一般來說，選擇最優(yōu)的掘進(jìn)方式，可以盡可能發(fā)揮相關(guān)設(shè)備的優(yōu)勢，當(dāng)工作面長度在300米以下時，選擇普通掘進(jìn)，300米以上時，選擇綜掘機掘進(jìn)。

在使用綜掘機進(jìn)行掘進(jìn)時，需要綜合考慮掘進(jìn)機的體積、效率、截割的強度以及可維護(hù)性等方面。另外，在具體選擇掘進(jìn)機類型時，必須以煤礦的地質(zhì)條件為參考依據(jù)，使得綜掘機在實際掘進(jìn)過程中具有較高的工作效率。選擇綜掘機的截齒耐磨程度越高，在實際使用截齒的過程中，受到的磨損程度就越小，在一定程度上還可以提高掘進(jìn)的工作效率。如果掘進(jìn)過程巖石的硬度高于截齒的耐磨程度時，首先要對巖石進(jìn)行爆破松動，之后再使用綜掘機進(jìn)行切割。在爆破松動時，需要對工作人員的人身安全進(jìn)行特別保護(hù)，避免由于強烈的爆破造成對工作人員的傷害和機器設(shè)備的損壞。

(3)復(fù)雜地質(zhì)條件下改進(jìn)掘進(jìn)支護(hù)的措施

如果巷道的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，就需要進(jìn)行加固處理，避免巷道由于外力作用而產(chǎn)生變形影響，進(jìn)而影響巷道的開采進(jìn)程，或者造成儀器設(shè)備損壞，無法保證工作人員的安全。掘進(jìn)開采過程中，地壓以及大斷面對開采工作有很大的影響，實際施工過程中，要及時修補斷面并安裝緩壓設(shè)施。此外為了使礦井保持干燥，減少潮濕度，利用排水系統(tǒng)排空礦井中的積水，避免因為礦井潮濕而使巷道發(fā)生坍塌。要根據(jù)煤礦地質(zhì)環(huán)境選擇合適的開采設(shè)備類型，這些設(shè)備應(yīng)當(dāng)滿足頂板支護(hù)以及井下通道的相關(guān)要求。

2 案例探析

(1)地質(zhì)條件

某煤礦地質(zhì)構(gòu)造類型為復(fù)式寬緩構(gòu)造，且存在較多的大、中型斷層。該煤礦的膠帶大巷頂板為不穩(wěn)定復(fù)合頂板，切眼南面為采空區(qū)且頂板已經(jīng)垮落，該工作面的北面不存在較大的構(gòu)造，東面出現(xiàn)兩處斷層。在膠帶大巷中進(jìn)行副巷施工并安裝支架進(jìn)行支護(hù)，以便安全經(jīng)過斷層。

(2)支護(hù)措施

進(jìn)行支護(hù)時，選用充填綜采液壓支架進(jìn)行支護(hù)，使用單體液壓支柱同時配合架棚錨帶網(wǎng)與錨索實現(xiàn)聯(lián)合支護(hù)。其中主動支護(hù)方式為單體液壓支護(hù)，支護(hù)的初撐力較大，增加了巷道圍巖的穩(wěn)定性，通過支護(hù)可以對巷道頂板進(jìn)行擠壓加固，達(dá)到組合梁的效果，將錨索固定在頂板中，巷道圍巖和錨帶網(wǎng)形成組合梁，可以防止發(fā)生外移。

(3)支護(hù)效果

通過聯(lián)合支護(hù)，較好的控制了頂?shù)装宓奈灰屏浚梢詽M足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及要求。而且在實施整個支護(hù)過程無頂板離層、冒頂?shù)劝踩鹿拾l(fā)生，同時，巷道始終保持在一定寬度，所以這種聯(lián)合支護(hù)的支護(hù)方式保證復(fù)雜地質(zhì)條件下開采作業(yè)的順利實施。

3 結(jié)語

本文主要對影響煤礦井下巷道支護(hù)的因素以及線管的掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了簡要分析，提出了復(fù)雜地質(zhì)條件下改進(jìn)掘進(jìn)支護(hù)的相關(guān)措施，同時通過案例對改進(jìn)的支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了分析，采用單體液壓支柱配合架棚、錨帶網(wǎng)與錨索的聯(lián)合支護(hù)方式，在實施整個支護(hù)過程沒有出現(xiàn)頂板離層、冒頂?shù)痊F(xiàn)象，也沒有相應(yīng)的安全事故發(fā)生，同時，巷道始終保持在一定寬度，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，保證復(fù)雜地質(zhì)條件下開采作業(yè)的順利實施。這一改進(jìn)的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)方法對于保障巷道支護(hù)的安全具有重要作用。