煤矿巷道支护理论与技术及应用(康红普院士)
煤矿巷道掘进中支护技术的研究与应用_3
煤矿巷道掘进中支护技术的研究与应用发布时间：2023-03-14T08:00:05.433Z 来源：《中国科技信息》2022年第20期作者：闫利刚[导读]闫利刚珲春矿业（集团）八连城煤业有限公司吉林珲春 133300摘要：煤巷掘进是一个系统的、规模极大的工程项目，施工过程中有许多影响因素，合理安排巷道施工不仅可以提高巷道的安全性，而且可以加快施工作业人员的施工速度。
随着煤炭开采的强度和深度增加，地质条件变得更加复杂，需要足够的支持方法，这对支护技术的应用提出了较高要求。
需要科学有效的实施相应的配套措施，保证生产安全。
关键词：煤矿巷道掘进；支护技术；应用引言随着中国对煤炭能源需求量的增加，煤炭开采技术得到了不断的优化改进，但为了满足现阶段的开采要求，煤矿企业面临着越来越大的困难，同时也出现了许多安全问题。
因此在后期的开采中，需要对采煤的各个环节进行严格把控，保障煤矿开采工作能够顺利开展。
特别是在巷道掘进的过程中，支护技术的应用作为整个环节的核心内容，需要结合煤岩地质条件、井下水文条件等因素进行综合考虑，并进行有效把控，这样才能够有效提升安全高效开采的水平。
1巷道支护技术及其应用现状所谓支护技术在方法手段上非常多样，巷道支护技术可以为围岩提供支护、加固，主要采用多种支护方法，采用金属支架等固定围岩，防止围岩变形等情况。
而煤矿井下掘进本身存在一定的安全隐患，为了提高安全性，需要充分发挥巷道支护的技术作用，如锚杆支护、主动支护、围岩加固等支护力作用在巷道上，然后有效调整围岩表面变形周期。
从实际应用中可以看出，支护形式多种多样，如型钢支护，主要就是利用了型钢具有的钢韧性，可以发挥很强的压缩力，然后承受更大的载荷，但由于型钢横截面几何指标会受到一些外部因素的影响，所以需要保证良好的力度和更高的稳定性随着现阶段煤炭开采深度的增加，地下地质产量也发生了巨大变化。
矿井越深，煤层回采巷道越软，因此，工作人员挖掘时非常容易破坏，矿井开采深度就更深。
煤矿巷道支护技术的研究与应用
煤矿巷道支护技术的研究与应用煤矿巷道是煤矿运输和开采的主要通道，巷道状况良好与否是煤矿巷道开采的前提和基础，巷道支护是煤矿开采的重要工作部分，巷道的支护情况是减少煤矿事故发生和提高开采效率的重要保障，伴随对煤矿开采量的不断深入，对煤矿巷道支护提出更高的要求，目前我国煤矿开采巷道的主要支护技术包括木支护、钢支护及锚杆支护等，锚杆支护技术成本低技术成熟，被广泛应用于煤矿巷道支护中，本文主要介绍煤矿巷道支护的类型，分析煤矿巷道与围岩相互作用之间的关系，着重介绍锚杆支护的应用及煤矿巷道支护技术中的问题进行分析探究，为煤矿巷道支护提供参考。
标签：煤矿开采；锚杆支护；煤矿巷道0 引言我国煤矿开采主要以井下开采为主，随着煤矿资源需求量的加深，煤矿开采不断深入，对煤矿巷道的需求超过传统巷道支护的技术，为保持煤矿巷道围岩的稳定和巷道的畅通，我国煤矿企业开采引入先进技术和现代化设备，在多种支护方式中锚杆支护是主要支护方式，广泛应用于煤矿巷道中，锚杆支护与棚式支护相比，锚杆支护可以减少作业人员的劳动强度，降低巷道支护的成本，因此在巷道支护中得到应用，但目前我国煤矿巷道支护存在一些问题，我国需要认清问题的基础上进行相关措施的改进，保证煤矿巷道的顺利作业。
1 我国煤矿巷道支护的主要形式我国的煤矿开采按巷道支护对围岩的作用力不同将巷道支护分为四类：在巷道围岩表面的支护方式、支护力在巷道围岩表面和围岩内部的支护方式、可以提高围岩强度且改善围岩力学性质的支护方式和降低围岩应力改善围岩应力状态的支护方式四种（1）砌碴支护是我国煤矿巷道中应用较早的支护方式，适合在大型巷道中使用，主要是根据支护力作用在巷道表面的支护为主，主要的支护材料分为料石、现浇混凝土等，但该支护方式支护成本较高，劳动强度较大，无法适应大型围岩的巷道。
（2）棚式支护的支护力主要在围岩内部和外部的支护方式，按照支护材料分为木支护、钢筋混凝土支护等，但木支护已被淘汰，按照断面可以将棚式支护分为梯形、拱形和圆形支护，棚式支护同样是一种被动支护技术，支护时支架无法贴合巷道表面，控制变形能力较差，遇到复杂地质无法满足支护要求，加上棚式支护支护效果差，成本高，逐渐被锚杆支护代替。
煤岩体地质力学原位测试技术及在巷道支护中的应用康红普
岩体原位压剪试验
岩层
应力计
采集仪
钻机
地应力测量-应力解除法
测试方法 仪器创新
提出有效测试方法，开发配套仪器；
井下测试 发现规律
井下测试，地质力学参数分布规律研究；
三体结合 力学模型
原岩、采动与支护体结合, 建立力学模型；
围岩控制 理论技术
提出围岩控制理论，开发配套控制技术；
井下应用 解决难题
井下应用，解决围岩控制难题。
岩层
探针 探头
压力表
探针位移计
手动泵
压力－位移 同步采集仪
安
升
装
降
杆
器
煤岩体强度测定装置
2、地质力学测试仪器
KDBC-56型数字全景 钻孔窥视仪。采用数 字全景技术，解决了 钻孔结构参数定量测 量的难题。裂缝分辨 率0.1 mm，可提供 平面展开图及虚拟钻 孔岩芯图。
数
岩层
字
摄像头
全
景
钻
孔
光电编码器
2、基于地质力学测试的巷道支护设计
掘进工作面附近应力分布
0°
30°
60°
最大主应力
90°
2、基于地质力学测试的巷道支护设计
主应力/MPa
25
20
15
szz
10
sxx
5
syy
0 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 --15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
2、煤矿井下地应力分布规律
k 105.9 0.644 H
平均水平应力与垂直应力比值随埋深变化
k-平均水平主应力与垂
直主应力比值
H-埋藏深度，m
煤矿掘进巷道支护技术研究与应用
煤矿掘进巷道支护技术研究与应用摘要：煤炭是我们日常生活中不可或缺的能源，为了获得更安全可靠的煤炭资源回收，我们将在巷道支护工作中充分准备煤炭，并且在道路支护技术的过程中有很多。
本文主要分析了巷道支护技术工艺、类型存在的问题，重点分析了巷道支护技术的优缺点。
巷道支护形式下的支护技术及其应用。
关键词：巷道支护技术; 煤矿井下; 应用; 掘进;支护技术是煤矿安全生产的基础，确保地下开采安全，提高开采效率，增加煤炭生产数量。
在采矿过程中，环境也面临着更复杂的问题和更复杂的支持方法。
支护技术和相应的支持计划也越来越受到挑战。
1 巷道支护技术的应用现状随着深层开采量的增加，地下地质巷道也发生了相应的变化。
随着矿井深度的增加，煤层巷道地质灾害更加复杂，在开挖过程中更容易被破坏，矿井采矿深度的增加。
它还会引起井下地质构造和道路断层的变化。
随着道路的进一步发展，巷道开挖从单车道布局到多种生产需求的发展过程，以及复杂的支护环境和支护技术在煤矿巷道掘进中的应用，主要问题如下：应用维护和更新支持设备不及时，影响了巷道开挖的质量。
其次，支撑场地的施工技术缺乏探索，不符合支持形式的生产需求，缺乏新工艺、新设备、新材料等支护技术在掘进巷道的理解和应用，影响了矿井安全生产。
2 煤矿井下巷道支护技术应用原理地下巷道开挖有多种支护技术，包括顶拱支护技术，应力控制技术和锚杆支护技术。
(1）螺栓杆支撑技术。
锚杆支护技术是一种常用的支护技术，可有效改善煤矿巷道布置，从而有效提高煤炭产量和综合效益。
锚杆支撑技术主要用于锚杆和锚固剂的支撑构件的使用，在这个支撑技术中螺栓是一个相对重要的组成部分。
在适当的扭矩螺母的基础上，利用支撑板挤压巷道表面，可以改善围岩的应力状态，有效抑制围岩变换开缝和破坏。
(2）拱形支撑技术。
灌浆岩支护技术的应用原则是影响围岩表面，在一些特殊道路上得到广泛应用，既方便又经济。
该工艺对支撑材料的质量也有相应的要求，主要采用32.5R水泥，水泥抗压强度要求11.8MPa，矿石直径小于15mm，混凝土是直径小于20mm的石材，砖或石墙材料石头将垂直错开。
煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用_2
煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用发布时间：2022-07-13T01:16:35.798Z 来源：《工程管理前沿》2022年5期3月作者：李小建[导读] 在煤炭采矿工程掘进施工中，要求选择适宜的掘进设备和技术类型进行破煤、装煤施工李小建陕西省煤矿瓦斯治理督导组摘要：在煤炭采矿工程掘进施工中，要求选择适宜的掘进设备和技术类型进行破煤、装煤施工，然后再将煤炭运输至指定区域，为提高采煤效率，应当配备完善的运输设备。
巷道掘进工程系统复杂程度比较高，应当制定完善的掘进施工方案。
在掘进过程中，巷道空间与岩层相脱节，因此，还应选择适宜的支护技术，对巷道进行支护和加固处理。
因此，对煤炭采矿工程巷道掘进技术以及支护技术进行深入探究迫在眉睫。
本文主要分析煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用。
关键词：采矿工程；巷道掘进；支护技术；应用引言巷道掘进与支护技术的科学合理应用，可以有效的加快煤矿开采进程，维护煤矿开采的安全性，减少各类事故的发生率，为煤矿行业的可持续发展提供充足动力。
但是由于地质条件复杂多样，因此煤矿巷道掘进和支护技术的应用还存在有诸多缺陷与不足，如果不能及时采取措施予以优化，那么煤矿生产的安全性可能无法得到有效保证，而且还会导致大量煤炭资源浪费。
1、煤炭采矿工程巷道掘进与支护概述在煤炭采矿工程施工中，巷道掘进施工可作为支护施工的重要基础。
在掘进施工过程中，可采用直眼掏槽技术以及斜眼掏槽技术，在软岩夹层掘进中，可应用斜眼掏槽技术，当炮眼断面比较大时，可在施工现场设置辅助眼。
为保证巷道掘进施工的高效性，应当根据地质条件实际情况选择各类机械设备，同时制定完善的掘进系统，将掘进设备和回采设备进行有效结合。
在巷道掘进完成后，应当及时进行支护施工，可将预留煤柱作为核心，环节回风巷支撑压力，同时还应采取有效的通风技术措施，保证巷道施工安全性。
2、采矿工程巷道掘进技术的应用要点在巷道掘进施工中，要从前期的方案设计、地质勘察、材料选择、配套技术等多方面入手，践行全过程技术监管机制，在全面分析工程项目具体情况的基础上，依据相应信息落实更加规范的掘进管控手段，保证掘进工艺操作的规范性。
煤矿巷道支护技术的研究及应用探究2300字
煤矿巷道支护技术的研究及应用探究2300字摘要：随着我国科学技术的不断发展，我国煤矿开采行业取得了一定的进步，煤矿资源的利用越来越多样化及多元化，然而，煤炭资源本身具有不可再生的特点，相对的开采量将会逐渐减少，同时，根据对煤矿开采工程的分析，煤炭资源具有较差的稳定性，所以，相关单位应该提高煤矿巷道支护技术的应用研究。
/3/view-13009381.htm关键词：煤矿巷道；支护技术；研究；应用现阶段，我国的煤矿开采主要是井下开采，但是随着煤矿资源需求量的不断增加，煤矿开采深度不断加深，所以，传统的巷道支护技术不能满足煤矿巷道发展的需求，为了确保我国煤矿开采工程的有序进行，煤矿开采过程中应该加强对巷道支护技术及相关设备的应用。
根据对目前煤矿开采施工情况的分析可以看出，锚杆支护方式是巷道支护的重要方式，能够有效的降低施工人员的劳动强度，促进煤矿巷道的安全施工。
一、巷道支护技术研究状况（一）巷道支护原理通过相关实验及现场实践等，对国内外煤矿巷道支护技术现状进行了一定程度的了解，巷道支护技术对于煤矿巷道开采安全施工具有重要意义。
巷道支护原理主要是把围岩巷道与其支护系统看作一个整体结构来研究其力学性能，充分借助围岩与其支护体系的自稳能力来使巷道达到稳定。
同时，加强对原岩扰动、原岩应力、围岩的微小位移等的??时监测，加强对围岩稳定性结构动态信息的全面掌握。
（二）我国煤矿巷道支护的主要形式1、锚喷支护。
20世纪中期开始，锚喷支护技术开始应用在煤矿巷道支护施工中，它能够对巷道周边进行密封处理，防止风、水等外界因素对围岩强度造成影响，并能主动地支护围岩，起到加固的作用，最大限度地发挥围岩的自承能力。
根据相关研究显示，锚喷支护属于性能最佳的支护形式，可在煤矿巷道中大量推广使用。
2、砌碴支护。
砌碴支护是较早应用在煤矿巷道开采中的支护技术，主要在大型的巷道中进行应用，通过对煤矿巷道作用支护力完成对巷道的支护，使用的支护材料一般是料石或者现浇混凝土。
煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用研究
煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用研究随着我国经济的发展从而对能源的应用范围越来越广，在煤炭能源开采方面做出了重要贡献。
在煤炭采矿中应用巷道掘进以及支护技术是非常重要的，不但关乎到煤炭采矿工程的安全问题，还会对煤炭矿产的发展具有直接影响。
巷道掘进和支护技术的运用作为煤炭采矿中重要的工程环节，并且该环节具有一定的危险性，对于施工人员的安全情况需要格外的重视。
因此，本文把煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用作为重点研究对象，通过对巷道掘进技术的方法以及支护技术的运用方面进行分析。
故而，对煤炭采矿工程巷道掘进以及支护技术的运用提出有效措施建议，为我国煤炭采矿工程的发展提供一点贡献。
标签：煤炭采矿；采矿工程；巷道掘进；支护技术；煤炭；采矿引言在新世纪，社会的稳定发展下，我国的科学技术取得不错的成绩。
同时，在能源的应用方面也是逐渐扩大发展，为了使得煤炭资源能够满足社会需求，新的煤炭采矿技术逐渐发展。
如何确保采矿工程的安全性，是当前煤炭采矿工程在发展过程中所要重视的问题。
然而从目前我国煤炭采矿工程施工技术所了解到，在巷道掘进以及支护技术的应用方面都比较薄弱，整体的采矿工程质量偏低。
为能够保证煤炭采矿企业的利益，就需要保障采矿的安全。
在采矿工程巷道掘进过程中，要保障施工人员的安全，就需要应用支护技术。
本文会围绕煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用进行重点的分析和探究。
一、煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用现状当前我国煤炭采矿工程的施工水平，在巷道掘进和支护技术方面依旧存在许多的问题。
主要的问题是；围岩在应力方面的变化，围岩对巷道的破坏，特别是围岩跟水相互融合后，在进行巷道掘进的时候，因为围岩不断在膨胀，会出现不同程度的挤压力，从而使得围岩变形，造成支护结构的不稳定，甚至严重的还会出现采矿工程的安全事故，造成不可预计的后果。
在煤炭采矿工程中影响道巷道掘进和支护质量的原因有几方面，主要原因是：首先，地质结构。
煤矿巷道支护理论与技术及应用
康红普
煤炭科学研究总院开采设计研究分院
年新掘巷道长度相当 于地球直径
井工开采示意图
我国煤矿90%是井工开采
每年新掘巷道总长度1万余公里
矿井生产、安 全通道
承担行人、通
巷道不畅通，井下开采
风、运输任务
工作都无法进行
大巷
井底车场
巷道大变形
顶板垮落
剧烈底臌
σH
破碎围岩巷道
σH σv
强烈动压 影响巷道
沿空巷道
应用实例1
新汶超千米深井巷道
巷道埋深
1150m
最大水平主应力
34.6MPa
应用实例2
淮南深井软岩沿空留巷
巷道埋深 700m 煤层强度
12MPa
顶板 37MPa
应用实例3
平庄极软岩巷道
煤层强度
9MPa 顶板抗压强度
5-15MPa
应用实例4
潞安强烈动压影响巷道
开发出配套测试仪器(2项发明专利)
岩 层
封隔器
岩
层
探针
探头
探针位移计 手动泵 油泵 采集仪 传感器 储能器-1 流量计 注水 管 升降 器 安 装 杆 升降 器 储能器-2 压力表
手动泵
压力－位移同步 采集仪
SYY-56型小孔径水压致
WQCZ-56型小孔径煤岩
裂地应力测量装置，实现
了井下地应力快速测量
者起作用
不连续、不协调变形
连续变形
支护应力场概念：支护在围岩及本身内部产生的应力场
掘进工作面锚杆支护应力场
巷道锚杆支护应力场
U型钢金属支架应力场
单体支柱应力场
提出描述支护应力场的指标
煤矿巷道支护技术的研究与应用
煤矿巷道支护技术的研究与应用现阶段，人们对于煤矿行业发展的关注度正在逐年提升，同时我国政府部门也出台了多想关于促进煤矿行业发展以及安全管理发展的指导性文件以及政策，其最终目的就在于有效的降低煤矿生产安全事故问题出现的概率。
从现实的角度分析，煤矿生产行业属于一高危行业，相关的技术管理人员必须要准确有效的掌握好各项安全防护技术之后，才能够推进煤矿生产计划。
而其中应用成效以及重要性最高的就是煤矿巷道支护技术，该项技术的有效应用不仅可以极大地提升煤矿巷道的稳定性以及安全性，同时还可以有效的降低生产安全事故问题出现概率。
本文主要就煤矿巷道支护技术的研究与应用做了简要的分析，目的在于进一步提升煤矿巷道技术的应用成效，提升煤矿矿井生产的安全性。
标签：煤矿;巷道;支护技术;应用随着我国煤矿安全技术管理人员对于煤矿巷道支护技术应用研究的不断深入，经过长时间的实践调查研究发现，煤矿巷道支护技术能够获得持续有效的应用，并发挥出应有的成效，同时保证煤矿巷道支护技术的应用质量，相关的煤矿安全技术管理人员在实际工作期间必须要从三个方面着手进行具体的应用工作，其一为，科学合理的进行支护方式的选择，强化对于各项支护设备的维修管理，组建专业化的煤矿巷道支护技术应用管理团队。
一、煤矿巷道支护技术分析从本质上来讲，煤矿巷道支护技术同属于一种煤矿安全技术，该项技术可以被广泛的应用到煤矿矿井井下作业当中，该种技术是保证井下作业安全的必要技术。
而该种技术主要分为以下几大类，其一为，砌碹支护型煤矿巷道技术，该种支护技术主要用到原材料为混凝土以及料石，该种支护技术的应用可以极大地提升巷道的抗压性以及抗震性，同时所制作出的支护设备具有较强的耐久性，但是该种技术的应用高成本较大，对于劳动力数量的需求也较高。
其二为，棚式支架煤矿巷道支护技术，该种技术主要用到的原材料有混凝土，金属支架，该种支护技术可以广泛的应用到地形复杂的开采环境当中，但是用時较强耗费的原材料较多。
煤矿巷道支护技术的研究与应用
2020年第19卷第14期煤矿巷道支护技术的研究与应用□谢红飞【内容摘要】本文主要针对煤矿巷道支护技术展开深入研究，概括了煤矿巷道支护的原理，阐述了其应用方式，如砌碴支护技术、棚式支护技术、锚喷支护技术、锚杆支护技术、注浆加固和复合支护技术等，并结合锚杆支护技术的应用进行详细分析，确保煤矿巷道支护技术应用价值得以充分发挥，避免不良事故的发生。
【关键词】煤矿巷道；支护技术；围岩性质【作者简介】谢红飞（1970．8 ），女，湖南祁阳人，贵州盘江精煤股份有限公司计划工程部副主任，高级工程师我国诸多煤炭资源在地下分布广泛，所以井下开采，在我国煤炭开采中比较常见，目前，社会对能源需求越来越高，所以我国大力研究煤炭开采的技术，目前，巷道支护技术理论具有较高的成熟度，要想确保巷道畅通，并不断提高围岩的稳定性，在应用的支护技术中，锚杆支护技术得到了广泛应用，其工作效率较高，且控制合理的劳动强度，应用优势显著，但是，在支护技术应用中，仍然存有一些问题，所以要进行深入探究，确保锚杆支护技术的应用效能稳步提升。
一、煤矿巷道支护的原理对煤矿巷道支护原理进行分析，可以整合围岩巷道与支护体系，将围岩及支护体系的自身承载能力提升上来，并保证维持巷道的稳定性。
此外，要对原岩应力、围岩表面位移等进行实时监测和反馈，将对围岩稳定性因素的动态信息充分反映出来。
在围岩及支护体系相互作用的影响下，可以对围岩的变形进行控制，对于提高支护体的刚度和稳定性具有很大的帮助。
通过支护结构改变、围岩的力学性质，可以大大提高围岩的承载能力。
该原理有助于煤矿巷道支护问题的解决，其理论依据显著。
同时，在施工过程中，要对围岩性质和支护原理进行分析，在选择支护材料和支护方式中不允许有一丝失误。
二、煤矿巷道支护技术的应用方式（一）砌碴支护技术。
砌碴支护技术，在大型巷道中比较常见，在支护材料中，料石或混凝土等普遍应用，但是在应用过程中，其局限性特点突出，其应用的技术成本比较高昂，极容易增加人工劳动强度，所以并不是十分适用于围岩巷道［1］。
浅谈某煤矿深部巷道支护技术的应用
煤矿巷道支护技术的研究与应用
煤矿巷道支护技术的研究与应用【摘要】本文介绍了煤矿巷道支护技术种类，分析了当前煤矿巷道支护现状与存在的问题，重点阐述煤矿巷道锚杆支护技术的应用。
实践表明，锚杆支护已经成为我国煤矿巷道首选的、安全高效的主要支护方式，在煤矿巷道掘进生产过程中发挥着重要的作用，十分显著的提高了巷道支护效果，保证了采煤工作面的安全、快速推进，并有效地促进了煤炭产量的大幅度增长。
【关键词】煤矿巷道支护锚杆支护1 煤矿巷道支护技术的种类煤矿巷道支护技术可分为多种，按照支护对围岩的作用方式来划分，可将其分为四种：首先，一种是可以改善巷道围岩力学性质的；一种是作用在巷道围岩表面的；一种是同时作用在巷道围岩表面和围岩内部的；一种是降低巷道应力的。
其中，砌碹支护技术就是属于作用在巷道围岩表面的支护技术，也是一种应用很早的技术，目前一些矿井中仍然在使用，但一般也只能用于特殊巷道和硐室。
棚式支护曾经在煤矿巷道中占有主要的地位，被广泛应用，但随着矿井的不断加深和地质条件复杂性的提升，其逐渐被锚杆支护所代替。
锚喷支护性能优越，是首选的岩巷支护技术，同时锚杆支护技术也成为了主要的支护方式。
应力控制技术属于能够降低巷道应力的支护技术，但由于其复杂性，并未得到广泛的应用。
当前应用最为广泛的还是锚杆支护技术。
2 当前煤矿巷道支护现状与存在的问题2.1 锚杆支护技术发展状况就目前看来，我国的不少煤矿开采的深度已达到1000余米之上，不仅仅开采深度大，而且地质构造及其复杂，存在矿井灾害发生的可能性，给煤矿的开采带来了很大的困难。
但在不断地技术改革和大量的资金投入，新型的技术和材料被应用到巷道支护中，为煤矿巷道支护技术提供了很大的保障。
目前，就应用范围而言，锚杆支护技术已经由稳定的岩层、静压巷道、全岩巷道发展到了松软破碎岩层、动压巷道、采区煤巷；就锚杆的种类而言，也有了很大的改善，从木锚杆发展到了多种多样的金属锚杆；就支护形式而言，锚杆支护的形式由单一的锚杆支护发展到现在的锚网带及锚索等多种方式联合支护。
煤矿巷道支护技术与应用
煤矿巷道支护技术的研究与应用摘要：文章介绍了煤矿巷道支护类型，分析了锚杆支护的技术理论依据，总结了锚杆支护的优点，论文还以塔山矿煤层巷道支护为例进行了应用研究，并对巷道支护技术的发展进行了展望。
关键词：煤矿；巷道支护；锚杆支护；岩层近年来，随着我国城市社会经济的快速发展，对能源需求日益加大，煤炭作为我国重要的能源资源，在国民经济中扮演着越来越重要的作用。
但是，我国煤炭资源大多埋藏在地下，需要在井下开挖大量巷道，在煤矿资源开采的同时，保持巷道内畅通以及围岩稳定是保障煤矿顺利开采的重要前提。
随着煤矿资源开采深度、开采强度的不断加强，巷道埋深日益增加，再加上新煤矿资源地质条件亦不断复杂化，高地应力巷道、松软破碎围岩巷道、特大断面巷道等复杂巷道层出不穷，急剧增加了巷道支护难度，采用新的巷道支护技术势在必行。
在先后经历木支护、砌碹支护和型钢支护后，目前支护技术已广泛地采用了锚杆支护，锚杆支护已称为国内外提高煤矿开采效率的关键技术之一。
一、煤矿巷道支护形式根据支护对围岩的作用方式不同，一般将煤矿巷道支护分为四类：一是支护力作用在巷道围岩表面，主要包括支架、砌碹支护等方式；二是支护力同时作用在围岩表面和内部的支护方式，包括锚杆和锚索支护等；三是通过改善巷道围岩力学性质强化围岩强度；四是改善巷道围岩应力状态，使得巷道处于应力降低区。
1．砌碹支护。
砌碹支护属最为古老传统的支护方式，是一种刚性被动性支护，具有支护成本高、劳动强度大、施工速度慢、适应能力差等劣势，一般只在特殊巷道和硐室施工中采用。
2．棚式支架。
棚式支护曾在上世纪90年代得到了广泛应用，使用率高达80%以上，根据支架使用材料分为木支架、钢筋混凝土及金属支架。
与砌碹支护一样，棚式支架也是被动支架的一种，具有控制围岩早起变形能力差、与巷道表面接触面小等问题，在煤矿开采过程中经济性能不佳，逐渐被锚杆支护所取代。
3．锚喷支护。
锚喷支护是联合使用锚杆和喷混凝土或喷浆的支护，该技术在上世纪60年代以来，已被广泛采用。
康红普：煤矿巷道现代化支护技术
侧压系数 1.5-2.5 1.0-2.0 0.5-1.5
二、巷道围岩地质力学测试技术
估算地应力的公式
k 117 0.622 H
平均水平应力与垂直应力比值随埋深变化
潞安常村矿煤层上山锚杆支护
新汶协庄矿顺槽锚杆支护
一、前言
金属支架：工字钢、U型钢支架，钢管混凝土支架等。
(a) 梯形
(b) 拱形
(c) 马蹄形
(d) 环形
金属支架类型
新汶华丰矿大巷金属支架支护
一、前言
注浆加固：水泥─水玻璃；高分子材料，复合注浆材料。
浆液 锚杆 封孔器
出浆口 破碎岩体
锚杆与注浆加固示意图
封隔器
手动泵
油泵
储能器-2
传感器 储能器-1
采集仪 流量计
注水 管
升降 器
小孔径水压致裂地应力测量原理
小孔径水压致裂地应力测量装置
二、巷道围岩地质力学测试技术
开发出配套测试仪器-煤岩体强度测试
钻孔触探法； WQCZ-56型小孔径煤岩体强度测定装置。
岩层
探针
探头
压力表
探针位移计
手动泵
安 装 杆 压力－位移同步 采集仪
采动体支 护体关系
巷道支护与围岩相互作用关系，支护理论；
围岩控制 方法参数
提出合理的围岩控制方法与参数；
井下应用 信息反馈
井下施工，矿压监测，信息反馈与评价。
二、巷道围岩地质力学测试技术
地质力学测试的重要性
煤岩体地质力学参数：应力（ 原岩应力与采动应力），煤岩 体强度，结构。
地质力学参数是巷道布置与支 护设计的必要基础。
升降 器
煤岩体强度测定原理
煤岩体强度测定装置
煤矿开拓巷道支护技术的应用研究
煤矿开拓巷道支护技术的应用研究摘要：近年来，我国对煤矿资源的需求不断增加，煤炭开采量不断增加。
搞好煤矿掘进支护技术是保证煤矿安全生产、防止事故发生的关键。
煤矿巷道支护技术不仅关系到煤矿巷道的安全稳定，而且关系到回采工作的顺利进行。
在实际巷道设计中，人们应重视支护参数和支护效果的应用，从而更好地保障煤矿的安全，为煤矿的长期稳定发展奠定坚实的基础。
本文简要阐述了煤矿巷道支护技术的研究与应用。
关键词：煤矿；巷道；支护技术；研究；应用前言煤炭工业是我国工业生产中热能的主要来源，对我国经济的发展起着非常重要的作用。
然而，煤炭开采是一项高风险的工作，因此，任何技术在正常的煤炭开采过程中的应用，最重要的考虑是保证煤矿的安全运行，其次是煤矿的开采效率。
煤矿巷道是煤矿职工日常出行的通道，其配套技术的应用必须具有高质量的安全性能。
近年来，经过经验和大量的实践总结，我国煤矿巷道支护技术取得了长足的发展。
但是，不同的煤矿巷道支护技术在应用过程中还存在很多问题，与发达国家的煤矿巷道支护技术相差甚远。
因此，研究分析现有的煤矿巷道支护技术，帮助工作人员在支护技术应用过程中选择更合适的技术，对保障煤矿的运营安全具有重要意义。
1常见煤矿巷道支护形式1.1棚支撑形式20世纪90年代初，煤矿生产中的支撑形式主要是窝棚支撑，随着开采复杂性和难度的增加，各种新的支撑形式的出现，窝棚支撑逐渐被新的支撑形式所取代。
根据材料分类，货架支撑可分为钢筋混凝土、金属和木材。
从现阶段货架支撑的使用情况来看，大多是木质支撑，很少有钢筋混凝土支撑和金属支撑。
主要原因是钢筋混凝土支撑和金属支撑成本高，支撑效果差，再利用率低，逐渐退出支撑市场。
木材支护也有缺点，主要是木质材料的支护寿命短，木材消耗量大，易变形，主要用于浅层周边岩石的道路支护。
从支撑效果的角度来看，棚屋支撑与路面接触不良，易变形，支撑效果差。
因此，货架支撑的应用越来越少，取而代之的是新的、更有利的支撑方式。
煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术应用
煤矿开采巷道掘进和支护技术就当前我国煤炭开采情况而言，很多现代化的开采技术早已渗透到了实际的开采环节。
巷道掘进技术、支护技术作为新型技术中的代表，其应用不仅可以有效的提高我国煤矿开采的安全性，同时还可以最大限度的提升我国煤炭开采的整体质量和技术水平，这对推动我国煤矿行业发展非常有利。
对此，本文笔者就煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术在现代采煤工程中的应用进行了分析。
关键词：采矿工程；巷道掘进；支护技术；应用1影响煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术应用的因素分析1.1支护材料质量和设备技术水平在煤矿开采过程中巷道掘进支护是主要的施工工艺，因此必须选择质量较好的材料投入到实际的支护工作中。
但在实际工作中笔者却发现，很多企业在进行煤矿开采时，并未依照采煤区的地质结构和煤层深度来选择质量较高、科学水平较强的支护技术，从而导致现有的支护材料根本不能满足后续的煤矿开采需求。
其二，少部分的煤矿开采企业在煤炭采集过程中并未意识到巷道掘进支护材料的重要性，导致采购人员在进行支护材料时选择了质量较差的材料，从而给煤矿采矿留下较大的安全隐患。
其三，部分企业在煤炭开采中依旧采用水泥板拖和树脂锚杆等做为巷道掘进支护的主要材料，要知道这些材料的抗压性和稳定性较差，一旦在复杂环境中就很难真正的起到实际保护作用，这样一来采矿区上空的巷道顶板就会出现下滑或断裂等情况发生。
其四，很多煤矿企业所用的巷道掘进和支护设备较为落后，而导致巷道顶板的支护质量较差。
但造成这一现象的主要原因在于：我国很多煤矿开采企业在巷道掘进中依旧采用大量的风动锚索机进行巷道顶板打孔，而该技术的设备配置和技术水平普遍较低，长时间作业下煤矿区的顶板就很容易被破坏，从而引发坍塌、断裂等安全问题，这对巷道掘进和支护技术的应用有着非常大的影响。
1.2巷道掘进和支护过程中的施工工艺煤矿在开采过程中运用最多的技术为钻爆技术，该技术在进巷道掘进时会根据煤层周边的深度和结构进行选择使用。
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深部高应力、强烈动压影 响、松软破碎围岩巷道， 二次支护后仍出现变形破 坏，需三次、四次支护甚 至多次支护
二次支护图
巷道二次支护后变形破坏图
锚杆支护的本质作用与关键参数
围岩变形形式：不连续、 不协调变形；连续、整 体变形。锚杆主要对前 者起作用
锚杆预应力及扩散起关键作用： 大幅提高预应力，并实现有效 扩散，可抑制围岩不连续、不 协调变形
型钢支护
锚杆支护
锚杆支护
低强度锚杆
早期适用于简 单条件(5%)
高强度锚杆
不能满足困难 巷道支护
高预应力强力锚杆
解决复杂巷道支 护难题
锚杆类型
低强度 高强度 高预应力 高强度
直径/mm
14-20 18-22 20-25
拉断载荷/kN
50-120 120-200 200-400
预应力 /kN
0-10 10-20
5
高预应力施工 机具与工艺
提出单孔、多参数、耦合地质力学原位快速测试方法
单孔完成地应力、强度与结构及相互耦合关系测试
开发出配套测试仪器(2项发明专利)
岩层
封隔器
手动泵
油泵
储能器-2
传感器 储能器-1
采集仪 流量计
注水 管
升降 器
SYY-56型小孔径水压致裂 地应力测量装置，实现了 井下地应力快速测量
螺纹钢锚杆
扭矩螺母
锚杆支护构件
锚杆杆体及附件 锚固剂 护表构件(钢带、金属网) 锚索
复杂困难巷道对支护材料的要求
杆体不仅强度高，且延伸率大、冲击韧性高 有利于锚杆预应力与工作阻力扩散的护表构件
各构件力学性能匹配
可操作性
井下锚杆支护构件
经济性
强力锚杆
超高强度、高延伸率、高冲击韧性锚杆，解决了锚杆破断难题。
系列化学注浆材料 聚氨酯加固与堵水材料 聚氨酯—水玻璃复合材料 脲醛树脂加固材料
不饱和聚酯加固材料 配套注浆工艺
实验室试块
井下加固块体
钻孔观测的加固效果
为满足高预应力锚杆施工要求，开发了系列预应力设备
大扭矩预紧扳手
扭矩倍增器
风动扳手：265-880Nm 液压扳手：340-1600Nm
进一步加强井下巷道地质力学环境测试与分析
进一步研究井下应力场分布规律，地质力学参数间 的关系；原岩、采动与支护应力场的关系
更深入研究困难巷道变形、破坏机理及支护理论
极软岩、极破碎围岩、强烈底鼓、极深、冲击地压 巷道等支护问题还没有解决
…，需继续不断的研究与试验
谢 谢！
顶板抗压强度 5-15MPa
应用实例4
潞安强烈动压影响巷道
与邻近采煤工作 面对掘，掘进、 二次动压影响
煤矿巷道锚杆支护率1990年 15%，2013年75%，有些矿区 90-100%
为煤矿提供了首选的、安全高 效的巷道支护技术，显著提升 了围岩控制理论与技术水平
为煤矿高效、安全生产，煤炭 产量大幅提高提供了有力保障
支护应力场的主要影响因素 结构面分布及力学参数
注浆的重要作用
无结构面
结构面宽度5mm
结构面对群锚的影响
综合应力场概念 原岩、采动及支护应力场构成煤矿井下综合应力场
以应力场为主线，将原岩体、采动体及支护体有机结合在一 体。巷道支护、岩层控制归结为“三场”相互作用
原岩应力场
采煤工作面周围应力分布
高强度，高延伸，高冲击韧性
1 锚杆控制锚固区不连续、不协调变形，保持围岩完整，减小强度降低 2 锚杆预应力及其有效扩散起决定性作用
3 原岩、采动与支护应力场“三场”相互作用与协调 4 锚杆支护系统具有足够延伸率和冲击韧性，一方面使围岩连续变形释
放，另一方面避免局部破坏 5 围岩破碎，不利于预应力扩散时应注浆 6 困难巷道采用高预应力、强力锚杆支护，实现一次支护有效控制围岩
强力锚杆杆体
牌号
直径 屈服强度 抗拉强度 伸长率 冲击
/mm
/MPa
/MPa
/% 吸收功/J
B500
500
B600 18-25
600
B700
700
670
780
18-25 60-160
850
树脂药卷
树脂胶泥
固化剂
树脂锚固剂
钢带
W型钢带 M型钢带 钢梁
固化快，及时施加预应力 固化时间可调 高粘结力、高变性模量
煤矿巷道支护理论与技术
康红普
煤炭科学研究总院开采设计研究分院
年新掘巷道长度相当 于地球直径
井工开采示意图
我国煤矿90%是井工开采
每年新掘巷道总长度1万余公里
矿井生产、安 承担行人、通
全通道
风、运输任务
巷道不畅通，井下开采 工作都无法进行
大巷
井底车场
巷道大变形
顶板垮落
剧烈底臌
冲击地压
与单体锚杆钻机配套 扭矩放大倍数6倍，最大扭矩 800N. m
为克服大扭矩下锚杆扭转屈服、损伤，发明了相关设备
预应力锚杆抗扭转增矩扳手(发明专利) 设计出消除锚杆扭转应力的扳手结构 解决锚杆扭转屈服、高预应力施加难题
预应力锚杆液压张拉器(发明专利) 类似张拉锚索张拉锚杆 获得稳定预紧力，150kN 锚杆安装只受拉，受力状态最好
支护应力场
原岩+采动+支护=综合应力场
设置在开挖表面的巷道支护围岩响应曲线
P0 连续岩体
非连续岩体
金属支架支护
锚杆支护围岩响应曲线
锚杆包括插入煤岩体内部分 (杆体、锚固剂)，表面构件 （托板、钢带及网）。
锚杆支护原理与支架有本质 区别，不能再用支架的围岩 响应曲线。
P P 锚杆支护围岩受力图
变形，尽量避免二次支护
基于地质力学测试、以锚固与注浆加固为核心的煤矿 巷道支护成套技术。
巷道围岩地质力学 测试方法与仪器 1
基于地质力学测试 的动态信息设计法
2
高预力强力 锚杆支护系列 材料与构件
高预应力强力锚杆 高预3应力支施护系列材料与构件 工机具与工
巷道矿压与 安全监测仪器 6
4
破碎煤岩体 系列注浆材料
不连续、不协调变形
连续变形
支护应力场概念：支护在围岩及本身内部产生的应力场
掘进工作面锚杆支护应力场 巷道锚杆支护应力场
U型钢金属支架应力场
单体支柱应力场
提出描述支护应力场的指标
主动支护系数：
ka
0 s
预应力长度系数：
k l
lp
l
有效压应力区
预应力扩散系数：
kd
ld l
临界支护刚度
支护应力场示意图
矩形巷道断面 回采巷道服务时间短
支承压力
回采工作面周围应力分布
矩形巷道围岩受力状况
巷道支护状态特殊：服务时间 短，允许有一定变形，但必须 稳定；采后能及时垮落
松软、破碎、高应力等复杂困 难巷道比重大(60%)
支护速度与成本要求苛刻
回采巷道受力与变形状态 高地应力巷道变形严重
木支护
砌碹支护
岩层
探针
探头
压力表 手动泵
探针位移计
安 装 杆 压力－位移同步 采集仪
升降 器
WQCZ-56型小孔径煤岩体 强度测定装置，解决了破 碎煤岩体强度测量难题
岩层
摄像头
光电编码器 主机 信号转换器
滑轮
升
安
降
装
器
杆
数字全景钻孔窥视仪
钻孔结构观测图片
KDBC-56型数字全景钻孔窥 视仪，解决了结构参数定量 测量难题
托板 球垫 锚杆
岩层
W钢带 减摩垫
螺母
锚杆抗扭转增矩扳手结构
巷道支护实施于井下后，必须进行矿压监测，评价支护效
果，修改设计，确保安全
表面位移
围岩位移
顶板离层 深部位移
矿压监测内容
采动应力
煤柱应力 支承压力
支护体应力
锚杆受力 锚索受力
综合矿压监测系统
研究成果已推广应用于全国各大煤矿区 解决了5类复杂困难巷道支护难题
L
A
L0
L1
L1
L0
B h t
A
A-A放大
B0
d B
W型钢带
强力锚索（发明专利）
1×19结构，断面更加合理 拉断载荷显著提高，最大900kN 延伸率提高1倍
1×19结构锚索及断面
公称直径/mm 18 20 22
28.6
拉断载荷/kN 408 510 607 900
伸长率()/% 7 7 7 7
地质力学测点分布
得出煤矿井下地应力分布规律
主应力随深度增加而增大，但存在明显离散 主应力受地质构造、煤岩体强度与刚度等因素影响明显
地应力与埋深的关系
侧压比与埋深的关系
估算地应力的公式
平均水平应力与垂直应力比值随埋深变化
k 105.9 0.644 H
k-平均水平主应力与垂直
主应力比值
H-埋藏深度，m
护相差不大
控制围岩位移
曲线2围岩较大位移后能趋于 稳定
曲线3锚杆破断前围岩位移较小， 破断后围岩位移急剧增大
曲线4围岩较大位移，不能稳定
1 3 4
5
2
锚杆支护响应曲线
不垂直，不是理想的拉伸
受拉、弯、扭、剪切
i
4Pt
d2
32M
d3
2
768
Mt
d3
2
杆体受力极不均匀，大部分锚 杆在屈服状态下工作
得出煤岩体强度分布规律
10.0
20
细砂岩
9.0
钻孔深度/m
煤层抗压强度/MPa
8.0
15
7.0