高强支护在采煤掘进过程中的技术应用

闫云亮

【摘 要】近几年来，我国对采矿业的高度重视，把采矿业作为我国的重要支撑产业，对于采矿业的发展给与大力支持。同时随着采矿业的不断发展，采矿深度不断增加，相应的对煤矿巷道的质量要求也相应提高。据资料统计，目前采煤过程中存在煤矿的巷道硬度高、强度低而且节理的裂隙比较发育及巷道的支护难度比较大等诸多问题。因此现决定将有利于巷道使用的高强支护技术应用于采煤工作中，有效的减少了对工作面的影响时间，提高煤矿巷道的服务期限，大大的减轻了劳动强度，减少或避免煤矿巷道扩修，极大地增强了采煤的安全系数。同时有效地完成了对煤矿巷道支护参数的优化，形成了对煤矿巷道的“高强支护”。煤矿巷道的高强支护作为一项先进技术进行应用，除应考虑其是否经济合理、安全使用的因数外、尤其要考虑到其对环境的影响。这也就使得高强支护技术成为当今煤矿业讨论的热点，也促使高强支护技术的应用不断深化。

【关键词】高强支护；采煤掘进；技术应用

当今，煤矿巷道的高强支护技术迅猛发展，并在这一行业内取得了巨大的成效。但随着煤矿产业的不断发展，煤矿挖掘技术不段进步，煤矿挖掘深度不断增加，在挖掘过程中在各种作用力的作用下，对巷道质量的要求也越来越高。如若对巷道失去很好的控制，就会出现不同程度的锚杆断裂的情况。严重的会给煤矿的安全带来隐患。例如，近年来就发生了一系列的煤矿安全事故，包括大量的巷道冒顶事故以及顶板严重离层变形的工程现象。导致这类围岩强烈变形甚至是冒顶事故的原因往往就在于锚杆的强度不够。在这种情况下，目前的挖掘技术已不能更好的满足煤矿业挖掘的需要，尤其是不能满足煤矿业挖掘深度不断增加的需要。而现在所提出的高强支护技术却很好的解决这一问题。而如果要想高强支护技术在采煤过程中发挥巨大的作用，还需要对此技术进行深一步的研究。因此在本篇文章中，我们将就高强支护在采煤掘进过程中的技术应用展开讨论研究。

1.高强支护技术的提出

近年来，随着煤矿业生产力的迅速发展、生产水平的日益提高和高强支护技术理论的日渐完善和成熟，高强支护技术在采煤掘进过程中作用显得尤为重要，以致目前全国主要矿区的煤矿开采都普遍采用了这项技术。尤其是一些地质构造比较复杂且具有顶软、底软、煤层软的特性的地区。在这些地区对掘进时对控制顶板和两帮变形要求很高。在这种情况下若能极好的运用高强支护技术，既能保证工作时间又能增加工作的安全性。总体来说，在采煤掘进的过程中运用高强支护技术的主要原因在于：（1）利用支护原理能够运用周围岩石和巷道自身的稳定性，充分发挥它们的承载力，从而有效地控制巷道围岩变形；（2）高强支护的成本较低，也不会受条件的影响，而且支护的效果也更加显著一些；（3）高强支护所需要用到的材料既小又轻，大大地减轻了劳动强度，也可以改善工作环境，简化管理工作；（4）对于服务年限较长的巷道，可以大大地减少材料占用而造成的资金积压，加快资金周转的速度，有效降低生产的成本；（5）可使生产能力、技术效益、速度以及安全保障都大幅度提高。

2.高强支护的基本原理

高强支护技术在 实际应用过程中，必须以煤矿巷道实际状况为依据进行设计。为了使高强支护技术更好发挥其作用，就应该不断的提高围岩预应力并以此为依据着重实现主动支护。一般主动支护是以悬吊理论为依据对锚杆长度进行确定的，而锚杆直径则一般是以承载力和锚固力为依据进行确定的。间排距则是在不发生滑动情况下，能对下一层稳定、锚杆的稳定性进行确定。

目前来看，高强支护技术应用过程 中选用的支护材料一般为树脂锚杆，其问排距也是在标准范围内。如上所诉，在采煤掘进的过程中，高强支护是是根据具体煤矿巷道的实际情况来设计的。具体说来，高强支护的技术最初是用于巷道的顶部，当高强支护的预应力达到相当的程度时，就能够形成预应力的承载结构，这样的结构不但能通过大变形来实现对外部结构的适应性挤压，而且能够使得在大变形的过程中保持整体的稳定性，这叫做预应力承载梁，具体来说就是这种集变形挤压和整体稳定性特征为一体的层状顶板结构。高强支护的技术能够连续的传递应力，以此来使得垂向应力的集中程度得到减缓甚至是消除或者是能大大地减弱顶板离层，并且使巷道周围岩道的最终变形量从根本上得到控制，以便达到最佳的主动支护效果。这样的高强支护方式使得各自的优势得到了最充分的发挥了，既控制变形又保证安全，而且具有内外并举、刚柔相济和标本兼治的特点，达到了良好的安全和经济效果。

3.高强支护存在的问题

目前为止，高强支护技术所呈现给我们的大多是优点，不仅能更好解决传统支护技术无法解决的问题，也能通过较高的预应力避免围岩变形，并最大限度的降低围岩强度，保证锚固区能更好的应付载荷。高预应力在一定条件下是能更好的对系统初期的支护刚度和强度进行保护的。

在支护初期，其一般是以结构面里层、滑动及裂隙张开等不连续变形为主的，这样高于应力支护能更好的对非连续变形和破坏进行控制，使围岩能始终处在受压状态，以更好的对围岩承载力进行控制和保证锚固区围岩的完整性，使其在锚固区能形成较大的应力承载，以更好的降低外围岩里层破坏程度。同时高强支护技术的延伸杆体在一定程度上也能对围岩后续变形进行相应控制。在对初期变形的控制时，可以使锚杆的快速增阻增加，以保证支护系统延伸率。这样即便采煤掘进在高强支护阻力条件下施工，也能更好的对围岩变形更好的进行控制。高强支护技术在煤矿采煤掘进前，需要对煤矿地质资料进行分析。

在实际分析中，应该先对松动圈作用、顶板岩层实际状况进行分析，以此为依据选择适合的锚杆长度进行相应理论性计算，以便使其在实际应用过程中能更好满足设计需求，保证相应实验效果。而要想吏好保证巷道安全，降低施工成本、提高施工效率，还应该从顶板岩层实际状况出发并采用高强支护技术使其形成 回采系统，以更好发挥作用并满足实际需要。在深层次采煤掘进中，高强支护技术是十分重要的。为了更好发挥 高强支护技术作用，在实际应用过程中必须对其支护进行合理选择。在实际工作中，应该先对支护进行选择并以实现主支护为目标，以保证巷道顶板围岩的稳定。为了更好保证巷道稳定性，也要对现场实际情况进行综合分析。而在现场掘进过程中，有必要以设计方案为依据进行施工并对掘进进行监督，以保证煤矿企业掘进工作质量，避免不必要的安全隐患。锚梁在实际应用过程中，能更好的对高强支护进行承接、链接和固定，同时在墙体较 高的情况下，也能承担相应压力，以保证采煤掘进有序进行。但由于高强支护是隐蔽性比较强的支护形式，其参数能够确定下来以后，集体怎样才能确保工程的质量和施工的安全就较为困难了，随着深井以及高采动地压的不断增大，所面对的自然地理环境条件也就越恶化，如果不能及时采取针对性的防护措施会常发生冒顶事故。目前还存在一些特殊的地质条件，比如松软煤层的高帮、大倾角巷道高帮、沿空巷道以及高应力巷道，这些方面高强支护的使用程度还很有限。这类巷道在高应力作用下，顶部变形很强烈，会常常造成巷道收缩变形从而导致使巷道的无法使用，尤其是面对沿空掘巷，目前的最高性能的支护技术也显得无能为力，巷道的变形尤其是煤矿方面的，在采煤掘进的初期其变形就很明显，等到回采阶段，变形量通常会更加严重，所占比重极大，断面收缩将近达到2/3，巷道无法使用，甚至造成安全事故。

4.高强支护的创新点

（1）在运用高强支护时要充分发挥巷道围岩的自承能力，这样就给围岩提供较高的预应力，实现主动支护。（2）实际煤矿开采的施工过程中，我们不仅要根据具体的现场地质环境和自然形态，充分考虑顶板的岩层、松动圈的作用以及一切的实际情况，而且要注意锚固定在岩层中的杆的长度，并利用理论知识加以准确运算，以此来选用合理的支护方式，并进行相关测验查看试用效果。这样做更能保证掘进的进程以及经济和安全。（3）使用高强支护的联合支护，实现减少巷道帮部和顶部的变形量，其效果在采煤的掘进过程中十分明显。（4）高强支护起到了主动支护的作用，使得巷道的围岩相对稳定，再加上质量严格把关，可以缩短工期。

5.总论

随着社会对煤碳需求量不断的增大，原有的煤矿掘进深度 已经不能更好满足人们对煤炭资源的需求。为了缓解这一矛盾，煤矿企业开始向更深层掘进。而深层掘进中其支护技术是十分重要的，原有的煤矿掘金技术不能更好满足实际需求。为了更好满足实际需求，还需要采用高强度 支护技 术并对其进行相应分析，以更好促进煤矿企业发展。随着煤矿企业不断的发展和煤矿深层次掘进的发展，支护技术的要 求将会更高，为了更好满足时代发展需求，还需要对高强支护技术进行深层次研究。综上所述，采用高强支护，这一项新工艺不仅在煤巷、岩巷中具有较为广泛的应用性，并且而且在采煤掘进的过程中的有关控制管理也有光分的适用性，为采煤掘进的管理提供了一定的新保障。高强支护的技术应用实现了矿井的安全、经济、快速掘进。经过十多年的研究与实践，我国煤矿已经形成了高强支护体，成功运用支护技术为采煤掘进的过程提供了安全和技术保障，同时也解决了巷道支护难题，给煤炭企业带来巨大的经济效益和社会效益，为高效、安全的开采创造了良好的前提条件，对我国高产高效地采矿的效益的提高以及安全状况的改善起到深刻和重要的作用，其前景非常的广阔。

【参考文献】

[1]汪小民，徐永佳.高强支护在采煤掘进过程中的技术应用[J].商品与质量·前沿观察，2011，（5）：72-73.

[2]孙力翔.浅谈我国特大型煤矿的采掘运特点[J].煤矿开采，2010，15（2）：1-3.

[3]郭祥智，李殿臣.高强度支护快速掘进工艺探讨与实践[J].河北煤炭，2006，（2）：10-11.

[4]刘喜春.我国特大型煤矿的煤巷掘进及支护特点[J].煤矿现代化，2010，（3）：17-18.

[5]任顺志，阚文友.高强支护在采煤掘进过程中的技术应用[J].中国科技财富，2012，（10）.

[6]呼少平，苗进宝，薛斌等.采动压力影响下掘进巷道支护技术研究[J].科技创新导报，2012，（26）：120-121.

[7]闫云胜.沿空留巷柔模泵注混凝土支护技术应用研究[D].中国地质大学（武汉），2010.