煤礦井下巷道支護技術(shù)類型分析和選擇

張芳錁

摘 要：礦井中巷道支護是礦井生產(chǎn)和建設的重點，本文主要通過介紹巷道支護類型，根據(jù)圍巖穩(wěn)定情況、頂板軟巖情況和回采巷道步驟進行分析，重點介紹錨桿支護、支護材料和特殊地質(zhì)條件下支護技術(shù)等，并根據(jù)特殊地質(zhì)條件下的環(huán)境例如軟巖巷道與深部空留巷等進行分析。目前，隨著不斷加大的開采深度，巷道支護越來越重要，煤礦選擇安全高效的錨網(wǎng)支護為首選支護方式，本文主要介紹支護方式對推進采煤工作面安全生產(chǎn)和高效生產(chǎn)提供意見。

關(guān)鍵詞：煤礦；支護方式；巷道支護；圍巖

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.044

0 引言

煤炭作為我國國民經(jīng)濟的傳統(tǒng)能源，在現(xiàn)代礦井建設中有舉足輕重的地位，隨著我國開采深度和強度的不斷增加，我國煤礦井下開采需要通過大量的巷道完成，地質(zhì)條件的不斷復雜化、高地應力使得巷道逐漸變得松軟和脆弱，特別是大斷面的巷道越來越嚴重，這就對巷道支護技術(shù)提出了更高的要求，在漫長的應用研究歷程中，錨桿和錨網(wǎng)支護方式成為保障安全生產(chǎn)、降低勞動強度、快速高產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。

1 地質(zhì)情況分析

隨著開采的不斷深入和強度的增加，在井下采煤后，出現(xiàn)頂板暴露的情況，當頂板出現(xiàn)抗壓能力較小時需要及時進行支護，以避免頂板下向彎曲，當拉力超過巖石承受能力時會出現(xiàn)巖石崩裂和脫落，對人員安全造成很大的威脅，及時做好巷道支護可以防止頂板受高地壓力而變形崩落，又可以防止巷道生產(chǎn)中對人員安全的威脅，為安全生產(chǎn)提供可靠保障。

2 巷道支護類型

根據(jù)巷道用途，巷道可以分為開拓、采準和回采三種巷道類型，不同巷道需要選擇不同的支護方式，目前較為常用的支護方式主要有棚式支架、注漿加固、砌碴支護、復合支護和錨網(wǎng)支護。支護作用主要用于改善巷道圍巖穩(wěn)定性和控制圍巖變化，選擇正確的支護方式是決定圍巖穩(wěn)定程度的關(guān)鍵，下面主要重點分析幾種不同類型的支護方式。

2.1 棚式支護方式

這種支護方式是多用于大斷面巷道的一種支護方式，歷史悠久，方式操作簡單，此種支護方式可以在各種地壓條件下使用，大部分使用材料為木質(zhì)、鋼筋或金屬支架，表面切面多為拱形、圓形或梯形，這種支護方式對支架質(zhì)量有嚴格要求，支架與巷道難以密切切合，控制變形能力差，從而導致在復雜地質(zhì)條件下難以達到預期支護效果。該支護方式存在易腐蝕、回收使用率低、維修率高的缺點，所以已不被大多數(shù)煤礦企業(yè)采用。

2.2 注漿加固和砌碴支護

注漿加固支護方式是指在破碎圍巖中進行維修巷道，當圍巖出現(xiàn)破碎巖石或棚式支護難以支護時采用的一種圍巖注漿支護方式，主要采用水泥和高分子材料的作為主要注漿材料，漿液可填充圍巖裂縫處，并在裂縫處進行凝固，提高圍巖自身的承壓能力，此方式需要根據(jù)巷道自身的情況來進行選擇。砌碴支護支護方式主要是通過料石、現(xiàn)澆混凝土和鋼筋混凝土等為材料進行的被動式支護，此種支護方式不適應圍巖變形嚴重的巷道，大多數(shù)煤礦已不再采用該支護方式。

2.3 錨噴支護

我國煤礦企業(yè)使用錨噴支護方式已達半世紀之久，通過及時噴射混凝土對圍巖裂縫處填充封堵，達到密封加固的支護效果，并可以減少風、水對圍巖的風化影響。錨桿支護方式有堅固耐用、安全可靠地優(yōu)點、對巷道維修量少、節(jié)省維修成本和人員建設成本等優(yōu)勢。錨桿支護和錨網(wǎng)支護共同作用，達到預期的支護效果。錨網(wǎng)錨桿支護方式是新型產(chǎn)業(yè)下的產(chǎn)物，是煤礦巷道的主要支護方式，可以很好的承受巷道的受壓力，形成支架與圍巖共同作用的承受力，以預防圍巖的變形，錨桿可以改善軟巖的松軟性，并對軟巖進行支撐，達到預期支護效果，錨網(wǎng)支護是現(xiàn)代煤炭企業(yè)常用的支護方式之一。由于巷道深度軟巖受高地壓影響，出現(xiàn)的膨脹變形等嚴重問題會嚴重影響施工進度和人員安全，最大限度利用圍巖的自承受能力，通過錨網(wǎng)索耦合支護方式深入深部圍巖，釋放圍巖中的高壓力，該支護方式實質(zhì)是通過將圍巖中蘊藏的壓力轉(zhuǎn)化釋放和轉(zhuǎn)移的過程，但該支護方式存在使用后回收率小的缺點，要很好的掌控藥卷的浸泡程度，才能更高的提高生產(chǎn)效率。我國煤礦的錨桿支護技術(shù)從低到高強度逐漸發(fā)展，為解決深部高度壓力影響下復雜支護條件支護難的問題，使得支護狀況發(fā)生了本質(zhì)變化，目前我國錨桿支護使用率達到70%左右，有些礦區(qū)的使用率甚至達到100%。

2.4 復合支護方式

該方式主要是通過采用兩種或兩種以上支護方式根據(jù)巷道需要聯(lián)合支護巷道，通過復合支護方式可以針對不同支護方式取長補短，優(yōu)勝劣汰，消耗最少的生產(chǎn)成本，達到最佳的預期效果，但復合支護方式存在成本費用高、施工程序多的缺點，因此需要根據(jù)不同巷道選擇合適的復合支護方可提高作業(yè)速度。

3 巷道支護發(fā)展和應用

在我國煤礦巷道支護中采用新奧法聯(lián)合支護和圍巖強度強化兩種支護理論體系，新奧法原則為光面爆破后的巷道采用錨噴支護方式加固圍巖，提高自身承受能力，再進行二次支護時可以更好加固破碎圍巖。在地質(zhì)條件十分復雜的巷道中，簡單采用支護方式難以控制巷道的嚴重變形，此時應結(jié)合主張先柔后剛穩(wěn)定支護的聯(lián)合支護理論進行支護，根據(jù)不同區(qū)域的不同情況采用復合支護方式以保證圍巖的穩(wěn)定不變形。當出現(xiàn)圍巖破裂的情況時，松動圈越大碎石的變形越大，加大了巷道支護的困難，根據(jù)松動圈的松動程度進行分析提出相應的支護方式。錨桿支護可以提高錨固體的承受力，可以改變圍巖的承壓力，提高圍巖承壓能力。圍巖強度強化理論研究了巷道圍巖與支護方式之間的相互作用。

4 結(jié)論

煤礦巷道從初期發(fā)展開始，經(jīng)歷木支護到錨桿支護的發(fā)展程序，目前錨桿支護方式成為礦山企業(yè)最經(jīng)濟實惠有效的支護方式，保障了采煤工作面的安全，對高強度、深部軟巖巷道等地質(zhì)條件復雜惡劣的環(huán)境下，支護方式有效的控制了圍巖的變形，達到良好的支護效果，針對作業(yè)現(xiàn)場的實際情況，確定正確的支護方式，不僅能很好的保護巷道，也能保證正常的安全生產(chǎn)，避免浪費，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。

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