浅论煤矿巷道支护过程中问题及对策

赵俊杰

(山西煤炭运销集团马家岩煤业有限公司，山西太原030303)

0 引言

目前，我国大多数煤炭开采工作基本以井工开采为主，为了创造开采条件，满足煤矿开采、运输及通风等的要求，就需要在地层中掘进出足够的回采、运输和通风巷道。因各个煤矿甚至同一煤矿的不同采区地质条件都各不相同，如果巷道掘进工艺及支护方式选择不合理，在掘进过程中极易导致的巷道片帮、冒顶事故，从而造成严重的经济损失甚至人员伤亡。所以，工程技术人员要高度重视掘进支护工程的质量，采取科学可行的策略，这样才能保证煤矿开采工程的顺利开展。

1 我国煤矿掘进支护过程中存在的问题

1.1 掘进支护的沿革

在煤矿开采行业中，巷道支护形式逐渐由被动支护，单一支护向主动支护、联合支护方向发展。原来木棚、料石砌碹、工字钢棚逐渐被淘汰，而在主动支护方面也有了较大的发展，从一开始的钢丝绳浆锚杆、快硬水泥锚杆、管缝型锚杆，基本已被现在的树脂锚杆支护，高强度锚索支护所代替，同时还出现了各种形式的联合支护方式，比如锚网喷支护，锚网梁(钢筋梯子梁)支护，锚网索支护等等，可以说，目前，80%的巷道支护方式采用了锚杆支护方式。但在施工过程中，这种主动支护方式也暴露出了诸多问题。针对这些问题，就要求煤炭企业工程技术人员在管理、装备及支护方式选择等方面加强控制，确保巷道支护强度达到设计和使用要求。

1.2 巷道支护相关问题

以马家岩煤矿为例，该井田构造形态大致为一走向北西，向北东倾伏的单斜构造，地层倾角一般 5° ～14°，一般 10°左右。第一水平主采4 号煤，位于太原组顶部，赋煤区内属稳定可采的厚煤层，煤厚7.00 ～8.47 m，平均7.78 m。结构中等，含夹石0 ～4 层。顶板为砂质泥岩、粉砂岩，局部为砂岩或炭质泥岩，底板为砂质泥岩或中砂岩。在矿井建设过程中巷道支护方面的主要有以下几个方面:①为了缩短建井周期，提前产生效益，井底巷道尽可能设计在煤层中，而该矿4 号煤层厚度大，部分巷道(比如轨道大巷，轨道下山等)设置沿煤层底板掘进，顶煤厚度较大，锚杆支护锚固端在煤层中，无法锚固在稳定岩层内。②为了满足巷道通风和运输的需要，巷道断面增大，而采区巷道多采用矩形断面，巷道跨度最大达4.6 m，给支护方式的选择带来困难。③在施工过程中，操作工人的不规范操作，也会造成支护强度大大折扣，主要表现在锚杆、锚索间排距大，预紧力不足，外露长等。④施工机械化程度不高，虽然我国的煤矿巷道施工已经有了相当纯熟的技术，但受多方面的限制，有些硐室或小断面巷道在掘进过程中仍然采用打眼放炮的方式。造成巷道开掘后，爆破松动圈大，间接影响了锚杆支护的强度。再则，操作工人在安装锚杆时，机械化程度低，多采用扳手预紧锚杆，相对劳动强度大，造成支护质量缺陷时有发生。

2 煤矿巷道支护过程的完善措施

煤矿掘进支护过程中各项工作都会在很大程度上影响整个煤矿开采过程的稳定性与安全性。相关技术人员必须要严格控制，确保煤炭支架建设过程的科学严谨性，监督施工人员在施工过程中严格按照操作规范进行。

2.1 巷道支护方式的选择

虽然，锚杆支护方式已基本在煤矿普及，但选择该种支护方式需满足以下几点要求:一是要有稳定的岩层且岩层整体性好，不破碎，易锚固。二是巷道涌水量少且涌水无腐蚀性。三是岩层层理不发育。所以根据现场经验，在选择支护方式时，需遵循以下几点:①大型机电硐室，服务年限较长，防水要求高，宜采用混凝土或钢筋混凝土支护，在涌水大的情况下，需在施工过程中，预留注浆管，以便于注浆堵水。②巷道过断层破碎带、岩石陷落柱，宜采用U 型钢棚支护，以利于短掘短支。若岩石破碎严重，短掘短支无法控制碎岩冒落时，可利用化学材料注浆(比如固安特、罗克休等)加固破碎岩体后，再进行短掘短支。③在遇到老空巷道或采空区时，多采用锚喷+墙梁支护方式，锚喷支护多是对老空顶板进行控制，通常支护跨度要大于设计跨度2 m 以上，而墙梁支护主要是控制两帮以及使巷道断面符合设计要求，通常在梁顶铺设500 mm 以上碎矸，作为缓冲层。④在满足锚杆支护条件时，尽可能采用锚杆支护或锚喷、锚网喷等联合支护。

支护方式的选择，是解决巷道支护问题的首要步骤，支护方式选择是否合理，直接影响巷道支护的效果，支护方式选择不合理，必然会给支护过程中带来种种问题，有些问题即使采取各种方法解决，也很难达到理想的效果，所以，在巷道设计过程中，工程技术人员要深入现场，多方面了解矿井的地质条件，才能在设计时选定符合现场实际的支护方式，否则，就会给后续施工带来诸多问题。

2.2 厚煤层沿底掘进巷道支护完善措施

马家岩煤矿开采的4 号煤层，煤层平均厚度7.78 m，采区巷道设计高度多为3.1 m，沿煤层底板掘进巷道留顶煤4.68 m，单单依靠锚杆支护无法深入稳定岩层，且有部分小断面巷道采用炮掘，大大减弱了锚杆支护的可靠性，同时为了满足通风需要，回风下山巷道断面跨度达到4.6 m。在这种情况下，为了满足巷道支护强度，采用增加锚索支护，主要做法如下:①巷道跨度小于等于4.2 m，锚索间排距按2 m×2 m 设置，巷道跨度大于4.2 m，锚索间排距按1.6 m×1.6 m 设置。②每掘进50 m，对巷道顶板围岩进行窥视调查，已确定顶煤厚度，同时调整锚索长度，确保锚索锚固在稳定岩层中。③每隔50 m，安设顶板离层指示仪1 支，每隔100 m 设置表面位移观测站，定期观测巷道变形和顶板离层情况，以便检查支护效果并为及时调整支护参数提供依据。④对于采用炮掘的巷道，采用分次爆破的方式掘进，特别是控制周边眼的装药量，一般每眼装药量控制在50 ～150 g 左右，同时周边眼开孔要在巷道轮廓线内200 ～250 mm，尽可能降低爆破对巷道周围煤体的扰动，缩小爆破松动圈。

2.3 加强巷道支护操作管理

锚杆支护效果的优劣，在一定程度上取决于支护操作过程，比如预紧力不足会导致锚杆的挤压加固效果减弱，无法形成挤压加固拱;锚杆间排距过大，会造成锚杆之间存在支护盲区等，所以在现场管理中，采取以下措施确保锚杆支护强度:一是改进施工工艺，采用高扭矩锚杆钻机安装锚杆，同时对无法更换锚杆钻机的施工队要求配备风动力矩扳手，实现锚杆安装机械化，降低工人劳动强度的同时，提高了施工质量;二是改进树脂药卷，原1 根锚杆采用1 支 ck2330 和1 支ck2360 药卷锚固，经常导致锚杆未完全推入，药卷已凝固，致使锚杆外露长，后经改进1 根锚杆采用1 支ck2330 和1 支k2360 药卷锚固，给操作工人充分的操作时间，解决了该问题;三是工作面配备力矩扳手和锚杆拉力计，定期定量对锚杆支护质量进行抽检，确保支护质量。

3 结语

总而言之，随着我国煤炭行业的发展，巷道支护技术日渐成熟，但是在现场管理和操作中，要切合实际的选择合理的支护方式，确保巷道在其服务年限内，牢固可靠，满足生产需要，同时，在生产工作当中，相关技术人员应积极钻研新技术，开发出更为有效的施工方法，以促进掘进技术的进一步完善，并尽快改善煤矿掘进支护中存在的问题，提高煤矿开采业的整体水平，从而实现煤矿企业的可持续发展。

［1］苏东怀.探讨煤矿掘进支护中存在问题及应对措施［J］.科技风，2014(1):86 -87.