煤礦開采過程中支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

彭齊中

（河南神火集團(tuán)有限公司，河南永城 476600）

1 煤礦開采過程中存在的問題

1.1 資源耗費(fèi)量較大

對于所有煤礦開采企業(yè)而言，回采率是衡量企業(yè)煤礦開采收益的重要標(biāo)準(zhǔn)，如果已開采和預(yù)開采礦量不成正比，就會直接影響煤礦開采企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。那么，就目前我國大多數(shù)煤礦開采企業(yè)的回采率而言，雖然都具有較高的水平，但是往往會付出較高的開采成本，比如，每開采1t煤就需要耗費(fèi)3t左右的開采資源，如果除去開采成本，煤礦開采企業(yè)的回采率并不高，相比其他先進(jìn)國家的回采率較低。因此，煤礦開采中的資源耗費(fèi)量就是煤礦開采過程中的難題。

1.2 環(huán)境影響大

由于煤礦開采需要由淺入深地進(jìn)入地底深層，所以就會對煤礦巷道周邊的地表結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響，使得有些地面會逐漸產(chǎn)生沉陷問題，如果在沉陷地面上還存在建筑物，這就會直接影響建筑物的安全性。還有，煤礦開采還會影響地表水的循環(huán)系統(tǒng)，這就不利于生態(tài)自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。并且，在某些特殊情況下，由于人為或客觀因素導(dǎo)致施工現(xiàn)場的瓦斯泄漏，會對周邊的人畜、植被造成較為嚴(yán)重的影響，不利于綠色開采的要求。

1.3 開采安全性較低

在絕大多數(shù)情況下，我國現(xiàn)有的煤礦資源都深藏在地層的深處，所以通常情況下都需要煤礦開采企業(yè)深至1 000m處采掘煤礦資源，這就會對開采人員造成較大的安全風(fēng)險。還有，在煤礦開采的過程中，由于較淺地層中的圍巖流變性不易控制，所以通常多會使用爆破等手段進(jìn)行掘進(jìn)，這就會對周圍的圍巖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響，從而造成安全隱患。同時，在煤礦巷道施工的過程中，還需煤礦開采企業(yè)支出大量的維修成本，合理治理瓦斯的成本。因此，在煤礦開采過程中存在的安全隱患較多，所以企業(yè)支出的成本較多。

2 煤礦在開采過程中不同位置的支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

2.1 充填回風(fēng)道支護(hù)技術(shù)

在該類型支護(hù)技術(shù)中，通常在石質(zhì)為大理巖的位置使用該支護(hù)技術(shù)，因為大理巖相比其他巖石，強(qiáng)度較弱，在致密性上較強(qiáng)，所以在穩(wěn)定性上相對較好，這時候不需要建設(shè)任何支護(hù)結(jié)構(gòu)。但是，如果大理巖的某處位置發(fā)生破裂現(xiàn)象，這時就可以采用充填回風(fēng)道支護(hù)技術(shù)。一方面，對于大理巖破裂的地方需要使用錨網(wǎng)支護(hù)，并且將管縫式錨桿作為錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的核心，同時需要按照施工現(xiàn)場的實際情況和施工標(biāo)準(zhǔn)選擇適宜長度、網(wǎng)度的錨桿，以此保證支護(hù)需求。另一方面，在使用的金屬網(wǎng)中，同樣需要根據(jù)實際情況和施工標(biāo)準(zhǔn)采用適宜的網(wǎng)片尺寸、網(wǎng)格尺寸等，以此保證支護(hù)需求。

2.2 底部結(jié)構(gòu)支護(hù)技術(shù)

從煤礦開采的過程來看，當(dāng)開采到一定深度后，開采人員會遇到石英砂巖和蛇紋石巖等巖層。一方面，當(dāng)遇到蛇紋石巖層時，首先要確定在煤礦開采巷道的上部，如果蛇紋石巖約20m深度的下層都為石英砂巖，那么就可以利用噴射混凝土的方法，對蛇紋石巖的表層進(jìn)行加固處理，通常噴射的厚度在50～80mm左右，以此保證原巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另一方面，由于在煤礦開采的過程中，會在地底挖掘若干深度的溝壑巷道，所以為了節(jié)省開采時間，煤礦開采企業(yè)通常都會選擇爆破的手段進(jìn)行挖掘。不過，正是在爆破的過程中，如果煤礦巷道周邊的巖層巖石因爆破導(dǎo)致松動，這就很容易在開采過程中出現(xiàn)冒落問題，所以需要煤礦開采企業(yè)在爆破結(jié)束后，對巷道內(nèi)的冒落帶采用臨時錨桿、金屬網(wǎng)等支護(hù)技術(shù)，使得可以在一定程度上穩(wěn)定周邊巖層的冒落帶。還有，如果將爆破技術(shù)應(yīng)用在煤礦巷道的出入口位置，當(dāng)周邊的巖層性質(zhì)為蛇紋石巖時，可以采用光面爆破技術(shù)，既可以加快煤礦挖掘進(jìn)度，又可以保證爆破后形成的巷道表面較為平整。那么，在接下來的挖掘過程中，每隔一周就需要按照“噴漿—錨桿—金屬網(wǎng)”的順序?qū)ο锏纼?nèi)巖層進(jìn)行支護(hù)，使得可以隨時保證煤礦巷道圍巖的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。不過，到了煤礦巷道的出口位置時，如果該位置的圍巖為蛇紋石巖，煤礦開采人員可以在圍巖上使用噴漿、錨桿、錨索、金屬網(wǎng)組成的混合支護(hù)結(jié)構(gòu)，以此保證出口的圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2.3 出礦口眉線支護(hù)技術(shù)

在煤礦開采的過程中，有時會發(fā)生交叉堵塞的問題，尤其是當(dāng)煤礦巷道的出礦口在該位置時，所以通常情況下都是使用二次爆破的方法解決堵塞問題。但是，爆破同樣會給出礦口的圍巖結(jié)構(gòu)造成影響，所以為了提升出礦口的圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，煤礦開采人員需要在眉線位置采用眉線支護(hù)技術(shù)。不過，為了可以提升眉線支護(hù)技術(shù)的支護(hù)效率，一方面將預(yù)錨桿作為與支護(hù)方法的主要構(gòu)件，另一方面需要在煤礦巷道的頂部位置設(shè)置拱形承載結(jié)構(gòu)，然后在此位置進(jìn)行預(yù)支護(hù)，這樣就為眉線支護(hù)技術(shù)的展開建立了支護(hù)基礎(chǔ)。

3 煤礦開采支護(hù)技術(shù)的施工原則

其一，為了保障支護(hù)技術(shù)對煤礦巷道圍巖結(jié)構(gòu)的有效性，通常都是需要利用錨桿技術(shù)實現(xiàn)支護(hù)，所以需要注重以下兩個方面作用。一方面，通常錨桿是作為煤礦地層和次生層圍巖的連接結(jié)構(gòu)，所以當(dāng)圍巖發(fā)生劈裂、離層等問題時，可以使用錨桿支護(hù)技術(shù)進(jìn)行加固。另一方面，錨桿支護(hù)還可以對巖層處存在的節(jié)理裂隙進(jìn)行壓密，可以增強(qiáng)每個面的抗剪能力，有效控制圍巖中的離層、滑動狀況，提升煤礦巷道圍巖的受壓能力。

其二，需要在開采煤礦前確定煤巖層的準(zhǔn)確方位，如果在開采過程中發(fā)現(xiàn)周邊圍巖不穩(wěn)，就必須進(jìn)行支護(hù)。當(dāng)在煤礦巷道中遇到需要加固的地段時，可以利用噴漿、充填、加固錨桿等方法，對煤巷的加固段進(jìn)行加固，當(dāng)在煤礦巷道中遇到正常段時，可以利用錨桿索進(jìn)行支護(hù)，同時需要在正常段的巷道內(nèi)支起圖1中的U型棚，再對周邊圍巖進(jìn)行噴漿、充填等工藝處理，使得可以提升圍巖的穩(wěn)定。當(dāng)在煤礦向?qū)е杏龅狡扑槎螘r，可以先利用簡單支護(hù)技術(shù)進(jìn)行處理，之后利用加固錨桿技術(shù)進(jìn)行處理，如果某些巷道內(nèi)的破碎程度較深，那么可以在開掘巷道之前就可以使用超前預(yù)注漿技術(shù)進(jìn)行處理，可以先充填破碎段內(nèi)的圍巖裂隙，以有效地阻絕因裂隙深入巷道內(nèi)的裂隙水，從而達(dá)到加固破碎段支護(hù)結(jié)構(gòu)的目的。然后，再利用錨桿支護(hù)、搭建U型棚、注漿等進(jìn)行加固處理。

圖1 U型棚圖

其三，需要注重煤礦巷道斷面的拉應(yīng)力，因為通常煤礦開采的巷道都是折線或曲線型斷面，這就可以減少斷面周圍的拉應(yīng)力。而在煤礦巷道更深層次的深井中，由于拉應(yīng)力相比其他位置更大，所以既需要盡量縮小圍巖塑性區(qū)和斷面之間的開挖半徑，又需要保持低效加固區(qū)和斷面一致，另外，在展開煤礦開采支護(hù)技術(shù)時，不僅需要注重拉應(yīng)力，而且需要注重煤礦巷道的用途，以此才能合理確定煤礦巷道斷面形狀，從而有利于提升煤礦開采的安全性。

4 結(jié)語

綜上所述，煤礦開采是風(fēng)險系數(shù)較大的施工工藝，為了保證開采效率和開采安全，就必須對煤礦巷道的圍巖展開支護(hù)技術(shù)，以增強(qiáng)巷道圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。不過，要根據(jù)不同的施工地段展開相應(yīng)的支護(hù)技術(shù)，以滿足煤礦巷道的多方面支護(hù)需求，從而有效提升煤礦開采的安全質(zhì)量。