关于煤矿巷道支护技术的思考

关于煤矿巷道支护技术的思考

发表时间：2016-07-26T09:30:55.333Z 来源：《科技中国》2016年5期作者：陈德才

[导读] 对煤矿巷道支护技术进行分析与探讨非常有必要。

兰花科技股份有限公司唐安煤矿分公司山西高平 048407

摘要：随着国家不断加大对煤矿资源的开采力度，煤矿开采的深度越来越深，然而每年因煤矿开采而发生的矿难事故也屡见不鲜。我国的煤矿开采方式主要是井工开采，这就要求在煤矿开采过程中开挖大量巷道，巷道的安全性能不仅影响着煤矿开采产量更关系着煤矿工人的生命安全，因此，对煤矿巷道支护技术进行分析与探讨非常有必要。

关键词：

一、煤矿巷道支护理论

（一）围岩强度强化理论

该理论的提出是建立在巷道锚杆支护技术基础之上的，锚杆支护一方面可以通过改变围岩的应力状态来增加围压，从而达到提高围岩承载能力的目的; 另一方面还能有效提高被锚岩体性能，强化锚固区域岩体的峰值、峰后及残余强度。

（二）新奥法支护理论

该理论应用下的支护原则主要包括以下几点: 一是进行煤矿巷道的光面爆破; 二是使用锚喷支护，对隐患区域周边的围岩进行加固，提高围岩自身的承载力;三是在存在安全隐患的巷道区域喷射混凝土，对巷道周边区域实行密贴支护。

（三）松动圈支护理论

该理论认为煤矿巷道在开挖过程中，会在巷道周边围岩上形成一个松动圈，围岩的变形程度主要取决于松动圈的膨胀程度。松动圈支护的对象是围岩破裂时膨胀变形的岩体，该防护技术根据围岩的分类提出了各具针对性的支护形式。

（四）联合支护理论

该理论应用的核心是改变以前各种防护技术所采用的通过提高支护体的刚度来控制围岩变形的方式，将刚柔有机结合，形成了对巷道的稳定支护。该理论下的支护技术被广泛应用于较为复杂的巷道中，但由于当前煤矿巷道围岩条件日渐变差，各煤矿对该理论支撑下的支护技术应用得也越来越少。

二、煤矿巷道支护技术

（一）砌碹支护技术

砌碹支护是矿井巷道支护中应用较早的一种支护技术，也是较简单的支付技术，当前在一些矿井的硐室、大巷中仍然被采用并发挥较好的加固性能。按砌碹支护材料可以划分料石砌碹、混凝土砌块砌碹、现浇混凝土砌碹、现浇钢筋混凝土砌碹等。但从大量研究和实践工作经验表明：砌碹支护属于刚性被动支护技术，支护整体成本偏高、施工效率较慢、且劳动工作强度较大，同时砌碹支付很难适应围岩大变形需求。因此，在工程实际应用中，除特殊巷道和硐室外，通常不宜选用此支护方式。

（二）棚式支架技术

棚式支架技术在煤矿巷道支护中占有举足轻重的作用，曾一度被作为煤矿巷道支护的核心技术广泛应用于各种煤矿巷道。20世纪90年代，棚式支架技术得到了空前的发展、推广和应用，除了一些特殊的煤矿巷道，其余所有煤矿巷道的支护都采用的是棚式支架技术。棚式支架材料的组成主要包括以下材料：金属支架支护、木支架支护、钢筋混凝土支架支护等。棚式支架技术采用金属支架作为支护材料，相较于其他两种具有制作安装更便捷的特点。根据相关实践表明：棚式支架技术也是一种刚性被动支护技术，其对于煤矿巷道围岩变形也不具备良好的适应性，特别是在一些地质地层条件复杂的情况下，棚式支架技术存在支护效果差且成本又高的缺点，所以也逐渐被新的支护技术所替代。

（三）锚杆支护技术

合理的锚杆支护可以控制待锚固区围岩出现离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等滑动变形，通过锚杆的支护加固性能确保煤岩体的完整性、稳定性和连续性。结合工程区实际情况，合理计算确定锚杆的预应力，并设计出完善的支护体系使预应力有效扩散是锚杆支护优化设计的关键点。从实践经验表明，托板、钢带、金属网等护表构件在整个锚杆预应力支护体系中发挥非常重要的作用，需要在设计和工程应用中给予足够的重视。对于复杂困难巷道而言，应优选高预应力、强力锚杆组合支护方案，以期一次支护就能有效控制围岩扩容变形与应力破坏，避免出现二次支护和巷道维修等不利现象。

（四）锚喷支护技术

锚喷支护技术是指利用喷射混凝土加强巷道围岩强度并与锚杆支护加固相结合的一种支护技术。喷射混凝土能有效加强巷道围岩强度，降低水渗漏、风侵蚀等的对围岩强度的破坏作用，再采取锚杆对围岩进行支护加固，这样既能使围岩的自承能力得到充分发挥，还能获取良好的支护经济效益。通过半个世纪的研究、应用与改进，锚喷支护技术在我国煤矿支护领域取得了长足的发展，当前，在煤矿巷道围岩支护加固中，尤其是石炭纪煤矿巷道支护中，锚喷支护技术占有极大的比重，已经成为首选。

（五）锚索支护技术

矿井在挖掘过程中，作业巷道可能穿过以砂质泥岩、泥岩和细中粒砂岩为主的岩层，经常会出现小构造结构，节理层发育较完善，易破碎成小块。加上矿井开挖地层较深，地应力较大在很大程度上增加了巷道支护和顶板管理的难度。有的采用巷道锚网喷支护，虽然在刚开始支护后，起到一定的支护加固作用，但在支护后过一段时间，容易出现喷层开裂、脱皮掉块、顶板下降等问题。为了对巷道进行整体支护，可以补打锚索进行支护加固措施来巩固锚网喷的支护加固效果，即：先采取锚网临时支护措施，以封闭作业面的围岩，然后增加锚索进行巩固加固，这样通过锚网和锚索的加固，可以有效控制围岩的变形，确保巷道的正常作业生产。

（六）注浆加固技术

若是煤矿巷道位于破碎煤岩体中，则采用以上几种支护方式都很难达到预期效果，这时我们应采用注浆加固技术，对巷道围岩进行注浆加固，以此获取更好的支护加固效果。注浆加固技术就是利用注浆填充、贴密围岩缝隙，以此固结、稳定易破碎或已破碎的岩体，从而

改善围岩应力结构体系，增强围岩自身承载能力。注浆加固技术中的注浆主要有水泥基材料、高分子材料组成，此外还应注意的是，不同的巷道地质条件所选取的加固材料也不同。

（七）应力控制支护形式

应力控制支护形式的主要工作原理为：通过使煤矿巷道应力的降低来防止煤矿巷道出现变形，保障煤矿巷道的稳定性。然而，应力控制支护形式容易受施工期间众多因素的影响，而且比较复杂、危险。因此，这些不足对此支护形式的应用与发展带来诸多限制。

三、结语

完善的煤矿巷道支护技术，不仅可以提高开采过程中的煤矿运输效率，而且可以增加开采过程中的安全性，因此，煤矿巷道支护技术的研究对于我国煤矿事业的发展有着举足轻重的意义。作为地质勘探人员，应该加强专业知识水平，努力学习先进的知识与技能，不断探索，敢于创新，为煤矿行业的发展做出不懈努力。

参考文献：

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