饶兴江煤矿巷道支护技术应用研究

饶兴江煤矿巷道支护技术应用研究

摘要：随着煤矿开采深度的不断增加，原有的浅部支护理论已经部分或者全部失效，因此要采用适合于深部巷道支护的新技术，来解决矿井深部巷道的支护问题，保障煤矿巷道安全施工。

关键词：煤矿巷道安全施工支护技术

0引言

随着开采深度的增加，地质环境更加复杂，巷道围岩体表现出明显的大变形、高应力、长时间持续蠕变的特性，巷道中岩爆危险性也随之大幅度增加。同时深部巷道受高温、高围压、高孔隙压力影响，巷道围岩变形呈现出浅部巷道所不具有的新特点。因此，深井主要硐室及巷道的建设和维护是一个具有挑战性的难题。

1煤矿巷道支护形式

1.1棚式支架

棚式支护曾经是煤矿巷道的主要支护方式，在20世纪90年代初，这种支护所占的比重高达80%以上。按支护材料可分为木支架、钢筋混凝土支架及金属支架，其中木支架与钢筋混凝土支架已经逐步被淘汰。金属支架按工作原理分刚性与可缩性支架；按支架材料分为工字钢、u型钢及其它；按断面分为梯形、拱形、圆形、环形。但是，棚式支架也属于被动支护，支架与巷道表面很难密切接触，控制围岩早期变形的能力差，在复杂困难条件下支护效果差、成本高。棚式支架的用量在逐年减少，被锚杆支护逐渐替代。

1.2注浆加固

在破碎煤岩体中开掘或维修巷道，采用棚式支护或锚杆支护很难取得较好的支护效果，围岩注浆加固是一条有效途径。注浆浆液可充填围岩裂隙，将破碎岩体固结，改善围岩结构，增加围岩自身承载能力。目前注浆材料主要有两大类型：水泥基材料和高分子材料，可根据巷道地质与生产条件选取。

1.3复合支护

复合支护是采用两种或两种以上的支护方式联合支护巷道。如果能充分发挥每种支护方式的支护性能，做到优势互补，复合支护会有更好的支护效果和更广泛的适用范围。复合支护虽然适用范围广，但支护费用高，成巷速度慢，支护形式选择不匹配时，往往造成各个击破的情况。应针对巷道具体条件，选择合理的复合支护形式，才能达到预期效果。

1.4应力控制技术

将巷道布置在应力降低区，或采取人工卸压措施，使巷道周边的高应力向深部转移，是巷道围岩变形控制的另一个途径。将巷道布置在应力降低区是首选的方法。巷道布置方向优化、断面形状与尺寸优化，均可改善巷道受力状况。人工应力控制措施主要有切缝、钻卸压孔、爆破及掘卸压巷等方式。由于人工应力控制方法施工比较复杂，目前还没有大面积推广应用。

2主要应用的几种支护技术

2.1软岩动压巷道锚注支护技术

基于锚喷支护和注浆加固相结合的锚注加固支护，为软岩动压巷

道的支护提供了一种新的方法。锚注支护的实质是锚杆兼作注浆管，其支护机理是：浆液可以封堵围岩的裂隙，隔绝空气，减轻围岩风化，防止围岩被水浸湿而降低强度。注浆以后，松散破碎的围岩胶结成为整体，提高了岩体的强度，而且喷层的壁后充填密实，保证荷载均匀地作用在喷层和支架上，避免出现应力集中点而首先破坏；与原岩形成一个整体，在动压的作用下其振动频率与原岩一致而不易破坏。注浆充填围岩裂隙，配合锚喷支护，形成多层有效组合拱；注浆锚杆本身为全长锚固，将多层组合拱联成一个整体，共同承载，扩大了支护结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力。

2.2全螺纹锚杆支护技术全螺纹锚杆是一种新型锚杆，采用与精轧螺纹钢筋外形非常接近的无纵肋螺旋钢筋制作，钢筋上面的两个横肋呈螺旋形分布，可旋入螺母。同其它类型的锚杆相比有以下特点：杆体不需二次加工紧固螺纹，确保杆体全长等强，无薄弱截面，克服了常规锚杆受帮部侧压力时产生应力集中而断裂的缺点；杆体采用热轧全长连续螺纹，生产工艺简单，成本较低；松软破碎岩层支护时可随时进行二次紧固，不会因煤体破碎而出现普通锚杆受杆体头部螺纹长度限制而出现的托盘悬空不贴煤壁现象；根据现场需要可非常方便任意截取不同长度杆体，并可满足端锚、加长锚及全长锚固形式需要。

2.3深井全煤巷道沿空掘巷锚杆支护技术

运用锚固平衡拱的原理，采用数值分析法确定煤柱的尺寸和初始

的支护设计，并且吸收现有煤巷锚杆支护的研究成果，结合深井高地应力综采放顶煤工作面顺槽的矿压显示特点，在采深大、有较强冲击倾向的放顶煤沿空巷道中采用了锚杆支护。可以有效地避免掘进时的冒顶现象，提高了煤柱一帮的整体性，消除了片帮、垮帮现象，为减少巷道的漏风和防止采空区的发火创造了安全条件。同时，锚杆支护在沿空巷道中的应用，还大幅度地降低了支护的成本，减轻了工人的劳动强度，提高了回采工作面的单产。另外，采用小直径的树脂锚索还加强了对煤层的控制，有效地保证了巷道的安全使用，缩短了超前支护的距离，极大地降低了巷道的破坏程度。

传统的锚杆支护理论主要包括组合梁、悬吊与加固拱，在生产实践中，它们起到积极作用，然而它们却具有一定的局限性。

锚杆支护系统的刚度是相当重要的，尤其是锚杆预应力具有决定性的作用。支护设计的关键是针对煤矿巷道围岩条件，进行合理的锚杆预应力的确定。同时在比较高的预应力下，锚杆要具有比较高的强度。锚杆支护的主要作用就是对锚固区围岩的裂隙张开、离层以及新裂纹产生的扩容破坏和变形进行控制，尽量保持围岩处于受压状态，减少甚至避免围岩拉伸、弯曲变形及剪切破坏的现象出现，最大程度地维持锚固区围岩的完整性，使锚固区围岩的整体稳定性与强度提高。锚杆预应力的扩散对支护效果有着重要作用。由于单根锚杆预应力的作用范围十分有限，因此应该使用钢带、托板与金属网等构件，合理地把预应力扩散到离锚杆更远的围岩中，在预应力支护系统中，钢带以及金属网等护表构件有着重要的作用。锚索

的作用主要包括：一方面锚索施加比较大的预紧力，压密并挤紧岩层中的节理与层理裂隙等一些不连续面，使不连续面之间的抗剪力增加，进而使围岩的整体强度提高；另一方面其把锚杆形成的次生承载结构和深部围岩相连起来，使次生承载结构的稳定性得到提高。

3结语

为了保证煤矿的高产与高效，应该深刻理解煤矿巷道支护理论，大力采用煤矿巷道锚杆支护技术，根据支护存在的问题，积极改进创新煤矿巷道支护技术。

参考文献：

[1]张农，高明仕. 煤巷高强预应力锚杆支护技术与应用[j].中国矿业大学学报，2004.

[2]康红普.煤巷锚杆支护成套技术研究与实践[j].岩石力学与工程学报，2005

[3]窦世文.六家煤矿软岩回采巷道联合支护技术研究[j].矿业快报，2008