煤矿冲击地压巷道三级支护理论与技术

煤矿冲击地压巷道三级支护理论与技术

摘要：现阶段，社会进步迅速，在市场经济发展和科技进步下，我国煤炭开发

利用工作进一步发展。作为煤炭开采和消耗大国，我国应不断提升开采水平，保

证开采作业安全性、稳定性。在采矿过程中，可以科学应用掘进技术和支护技术，实现安全生产和稳定生产，提高煤矿的采煤效率。其中，应用高强支护技术，可

以降低复杂地质环境下开采难度，有效确保巷道安全性，具备较高的应用价值，

因此对其该技术要有科学认知和高效应用，以推动采煤事业的发展。

关键词：煤矿冲击地压巷道；三级支护；理论与技术

引言

冲击地压发生时，煤岩系统储存的弹性能瞬间释放，造成支护设备毁坏、采掘空间变形

及人员伤亡等重大损失。据统计，90%以上的冲击地压事故发生在巷道中，特别是近几年，

山西担水沟煤矿、辽宁红阳三矿、山东龙郓煤业、河北唐山矿、吉林龙家堡矿先后发生严重

冲击地压事故，使得冲击地压防治措施的有效性成为焦点问题。目前，对于冲击地压防治的

研究成果已有很多，齐庆新等提出了以应力控制为中心，以单位应力梯度为表征的冲击地压

应力控制理论，并从应力控制角度对冲击地压进行了防治研究。深部应变型冲击地压、深部

坚硬顶板型冲击地压、深部断层型冲击地压解危方法优先顺序。

1当前高强支护技术应用中存在问题

（1）支护初期裂缝和滑动问题。高强支护技术具有隐蔽性特征，因此难以制定有效的

施工流程，在持续的采煤作业之下，会不断增强低压，也就会面临更加复杂的地质条件，容

易导致初期支护产生裂缝和滑动等问题。（2）开采过程中问题。在煤炭开采中会遇到各种

恶劣的开采条件，具体如应力巷道和大倾角巷道高帮等，在高强度应力下，容易导致顶部变形、巷道被破坏，在此过程中高强支护技术的作用是有限的，并不能完全有效解决问题。（3）施工队伍存在问题。具体在高强支护技术应用和施工中，如果施工队伍素质不足，对

实际工作流程不够明确，就无法有效制定施工方案，实际施工监管不到位，高强支护技术的

应用成效降低，不利于保证掘进作业的安全、高质进行。

2巷道三级支护的防冲要求

冲击地压巷道的支护－近场围岩系统存在远场能量动力输入。因此，在冲击地压巷道支

护时，不但要考虑巷道静载变形稳定的基本问题，还应考虑能量输入造成的动载扰动及输入

能量有效吸收问题。由于远场输入能量的大小及其与巷道距离不同，对支护方式、支护强度

及支护吸能量的要求也不尽相同，因此应根据矿井可能释放的最大能量，实现支护分级设计，实现不同矿井、不同静动载、不同输入能量防冲要求。一级支护采用锚杆或吸能锚杆，设防

目标是低能量冲击条件下，对于释放能量在104～105J的冲击，设计在巷道顶板和两帮布设

不同间排距锚杆，把释放的能量都吸收了，实现巷道的防冲。二级支护采用“锚杆+O型棚”联

合支护，设防目标较高能量冲击时，对于释放能量在105～106J的冲击利用锚杆索与O型棚

联合作用实现了功能互补，锚杆索充分发挥了围岩性能，吸收消耗冲击能，同时有效弥补O

型棚支护强度不足问题，而O型棚对围岩在整个断面上均具有控制作用，不但弥补了吸能锚

杆索无法维护巷道浅部破碎围岩，冲击护表能力不足问题，而且将围岩径向冲击转化为自身

环向均匀收缩消耗冲击能，维持巷道环向均部变形。三级支护采用“锚杆+O型棚+液压支架”

联合支护方式，三级支护设防目标高能量冲击时，对于释放能量大于106J的冲击地压，利用

液压支架具有强力支撑作用，在巷道轴向间隔布置后形成强稳定结构，可有效避免强冲击条

件下，锚杆索与O型棚的整体失稳，保障巷道整体稳定性。锚杆索、O型棚或液压支架，通

过径向让位、环向可缩以及轴向稳定控制对巷道进行三维立体支护，充分利用巷内支护体与

锚固岩体，共同抵抗吸收冲击能，实现不同能量级别的冲击地压吸能防冲，能够有效避免冲

击造成巷道顶板下沉、底板底臌、两帮收敛。

3优化跨采条件下的煤矿采煤巷道支护技术策略

3.1对不同技术进行结合应用

在对煤矿采煤巷道支护技术应用的过程中，需要注意对加固技术得以应用。对于上述的

实例中，锚网索喷联合支护加固技术是主要应用的方式。在对该技术应用的基础上，相关的

工作人员会实时检测松动圈的数据，对其中可能影响的因素增加相应的方法处理，从而对安

全隐患进行有效避免，对围岩的稳定性有效保证。具体方案主要表现在以下几个方面。其一，结合松动圈的实际情况，加固松散围岩，保证围岩的稳定性，对安全事故的发生有效降低以

及避免，提高围岩的强度，从而保证围岩的目标有效实现。所以在实际作业过程中，其二，

处于松动圈外部的围岩，一般有较强的稳定性，能够对围岩的变形有效抵抗，因此相关的工

作人员需要对不同类型的岩体进行有效应用，对围岩变形情况有效控制，对围岩的内部供应

力有效控制，降低围岩的变形情况。将注锚支护技术有效应用到巷道支护中，能够对整体围

岩结构的稳定性和整体性提升，同时也能够在一定程度上对围岩的承载能力有效提高。将预

应力锚索应用到围岩的外侧，能够对位移以及应力等方面出现的问题进行约束，保证围岩的

强度。深度围岩的强度也能够在一定程度上对岩体的变形有效控制。

3.2优化现场测试工作

在跨采条件下煤矿开采的过程中，相关工作人员还需要对现场情况进行有效结合，加强

现场检测工作。在实际工作过程中，工作人员会结合测试的结果，对出现问题的巷道采取相

应的措施，提升巷道的稳定性，对巷道变形的情况有效避免，对巷道护理成本有效降低。受

到跨采的应用，松动圈会在一定程度上扩大，从而进一步导致围岩的膨胀压力增加，所以需

要对锚索支护技术进行应用，强化支护结构，对膨胀压力有效抵抗。对围岩自重进行有效抵抗，能够对拱顶锚索结构进行应用，对围岩的安全性和稳定性有效提升，保证采煤安全性。

此外，相关的工作人员还需要注意检测分析巷道变形的原因，对变化情况进行实时的掌握，

提升采煤安全性有效提升，保证正常的煤炭开采工作，提升煤矿开采企业的经济效益，满足

人们的需求。

3.3微震信号分析

矿井冲击地压动力灾害监测技术体系主要分为前期宏观评价、早期区域预测、中期局部

预测及后期逐点检验等阶段。统计回采期间的微震数据，进而分析采场微震能量释放规律，

确定微震日释放能量及单位推进度能量预警指标临界值，从而建立郓城煤矿实体工作面回采

期间微震监测预警指标体系。统计时间区间为2014年11月14日～2015年12月8日，共统计其间生产天数329天。可以看出，统计的329天中，日释放能量区间（0 2000]共有237天，所占百分比为72%，日释放能量区间（18000 20000]、（20000 22000]、（22000 54000）分别发生51天、0天、3天、4天，所占百分比分别为0、0.9%、1.2%；可见，日释放能量

18000J是一临界点，将其对应的百分比98%作为限产预警指标，将98.9%的上限作为停产预

警指标，对应的累积能量区间为（0 20000]，对应的日释放能量为20000J。

结语

综上所述，在跨采条件下应用煤矿采煤巷道技术，相关企业和工作人员需要注意对不同

方面的影响因素进行分析，加强对巷道变形情况的检测，并结合煤矿开采的实际情况，对围

岩松动变形等情况，采取相应的措施，从而对围岩的稳定性和安全性有效提升，对企业效益

有效提升。