坚硬顶板条件下巷道支护设计

段博

摘要： 在井下作业的煤矿开采存在着许多的安全隐患，尤其是在巷道掘进方面。在井下掘进作业的煤矿开采活动经常会出现漏水和瓦斯爆炸等安全事故，在出现这些事故以后，在井下作业的工人唯一逃生的通道就是井下巷道，而井下巷道的支护结构设计即加固形式的设计是保证巷道畅通的重要条件。文章主要就巷道支护设计的工程测量和观察两个方面进行分析。

Abstract： There are plenty of potential safety hazard in the underground coal mining operation， especially in terms of roadway excavation. Coal mining activities in the underground excavation operation often emerge water leakage and gas explosion accidents. When in those cases， the only escape path of the underground workers is underground roadway， while the supporting structure design of underground roadway namely reinforcement design is an important condition to ensure the smooth. This paper mainly analyzes the engineering measurement and observation of roadway support design.

关键词： 坚硬顶板；巷道支护；工程设计

Key words： tight roof；roadway support；engineering design

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）10-0047-02

0 引言

井下巷道支护设计运用最多的就是井下煤矿开采，在我国这方面运用的也是十分的广泛。而在许多煤矿井下煤层顶板都是坚硬顶板，在这种情况下巷道的形状变化就和巷道的支护设计密切相关。如果大量的使用顶板支护材料不但会增加巷道掘进成本，同时还会留下许多安全隐患。所以要想在坚硬顶板条件下既能够保证工程的质量，同时又能够节约成本，最好的办法就是对井下巷道支护设计的优化。这就需要许多的工程测量、参数和实际观察资料。

1 从矿井巷道工程观察内容好人方法方面分析

1.1 从巷道本身特征方面分析 通常情况下，一个完整的煤矿井下巷道包括巷道掘进断面积、巷道高度和巷道宽度以及净断面面积。一般情况下，通常都采用钢架结构支护方式，这种支护方式为锚钢网支护。在局部使用锚索进行支护固定的方式，然后用铁丝编织成网状联合支护。

1.2 从工程观测内容好人方法方面分析

1.2.1 矿井巷道的观测内容主要有变形观测、巷道支护结构的现场实际负荷承载量、巷道围岩的预应力和表面位置移动的测量、顶板隔离层的观测。这些测量观察结果都是进行工程设计的重要参考和依据。具体的可以通过表1进行更加系统的描述。

1.2.2 现场测量位置的布置和观测的方法：

①测量位置的选择，在现场的位置布置过程中，测量位置的间距最好是20米，每个测量位置布局三个观测断面，之间间距为1米，在每个观测断面的顶部和上下离层部各布置一个测量点。每个测量点安装一个顶板离层仪和一个锚索测力计以及三个测力锚杆；

②现场的观察方法，在现场进行井下巷道位移测量的时候一般都是采用三角形的方法进行测量，观察的方法就是测量三个初始线的基线长度作为每日的现场观察数据。进行顶板离层测量要充分的考虑锚杆松动的位移范围和支护情况，其观测的现场结果可以直接读数。为了更加了解锚杆的受力荷载情况，就需要测量顶板锚杆的受力大小，这就需要利用测力计进行测量，测力计的测量结果可以直接进行读数。最终采用采集器进行现场测量数据的采集。

2 从观测结果方面分析

2.1 从观测结果的方面分析 在经过一定时间的连续测量之后搜集了巷道表面位置移动的的现场测量数据。顶板最大位移量达到20毫米，上下离层板变形最大位移量为28mm。这些数据可以通过表2进行更加直观的表述。

通过表2数据可以知道在巷道掘进过程中，当测量位置距离为20米左右时。测量表面的位置移动变化特别大，由于此时处于掘进的初始平衡阶段，受掘进的影响比较明显。当距离为40米左右时，巷道表面基本稳定状态，当距离为60米左右时井下巷道基本就没有什么形状变化了。在坚硬顶板的井下巷道中，其上下离层板的变化比顶板的变化更加明显。通常情况下，巷道的变形主要集中在上下板的部位，会发生比较明显的位移和变形。所以巷道的支护设计应该主要集中在上下离层板部位。因为这样才能够适应巷道的矿压显示节奏即矿压变化规律。

2.2 从顶板离层部位观测结果方面分析 在每个测量位置的顶板都安装一个离层仪器用来观测顶板离层的位移变化情况，最终与三角形方法测得的结果进行比较，从而确定其巷道支护的稳定性。具体的可以通过表3进行表示。

通过表3可以很清楚地知道在顶板离层的变化过程中，主要的形状变化发生在1.5m以内。而在1.5～3m之间的顶板离层变化量只是2mm。在一些部位较浅的地方其变化也比较小。而且与此同时2号测量位置的变化也十分的小，这主要是由于顶板岩层的坚硬以及得到及时的支护。因此，现在运用的支护方式可以有效控制巷道在掘进初始阶段的形状变化，从而为井下巷道作业提供一个安全稳定的场所。

2.3 从锚杆，锚索固定测量点的结果分析endprint

①首先对测量的结果可以用一些简单的图形进行描述（图1-3）。

通过图1-3可以很清楚地知道在巷道掘进的初始阶段，巷道周围的预应力有明显的增加。这主要是由于巷道在开挖的初始阶段改变了岩层的应力状况。所以只有通过重新布局才能够使岩层预应力达到平衡。在预应力达到稳定时期以后才能够充分的改变岩体的受力结构，最终使整个井下巷道保持稳定平衡的状态。

②现在运用的支护方式和得到的支护数据都是比较符合实际的，在实际过程中能够发挥很好的支护作用。保证井下支护工程的顺利实施，同时也能够为目前的生产及后期阶段提供可靠的安全保障。但是锚索在支设维护的过程中所起的作用甚微，在这方面可以比对其做进一步的改进。

③在一些地质结构不稳定的岩层下进行支护工程就必须对巷道的支护现场进行矿层压力的检测，并最终通过合理的方式对其进行优化，最终使其保证生产作业现场的安全和稳定。

3 从巷道稳定性内容方面分析

在巷道围岩的稳定性方面，有许多的种类，这些岩层的特性都是在各自不同的地质条件下形成的，要想在这样的地质条件下进行安全的井下巷道作业就必须要知道岩层具体有哪些种类。根据地质结构的不同，其地下结构的稳定性也有所不同，要在这样的岩层井下巷道作业就必须对其稳定性做一个全面的分析。在选择测量稳定性标准的依据时应该对其现场的测量结果进行细化，即稳定性固定承载压力和移动承载压力的影响。

这种方式可以解决多种情况下突发的井下巷道安全事故，所以对岩层的稳定性进行分析是一个管理方面的要求，同时更是一个工程技术方面的要求。在目前还不能够完全解决稳定性的情况下，应该对一个完整的井下巷道工程进行全方位的支架维护，不仅仅是在顶板离层，同时还应该考虑在巷道的左右两侧进行支护。

4 结束语

总而言之，在许多情况下我们根本就不可能对井下巷道进行如此繁杂的观测和分析，在实际生产生活中需要许多现场灵机应变的措施才能够保证这些技术在井下巷道支护工程中的运用。在井下有许多的自然情况，这是测量仪器无法精确测量出来的，所以在进行井下巷道支护设计时一定要对所设计的工程对象有一个全面真实的了解，因此对现场进行测量的同时还应该把各种意外因素考虑进去。

参考文献：

[1]王琦.深部厚顶煤巷道围岩破坏控制机理及新型支护系统对比研究[D].山东大学，2012.

[2]詹平.高应力破碎围岩巷道控制机理及技术研究[D].中国矿业大学（北京），2012.

[3]于水，伍永平，曾佑富.坚硬顶板巷道矿压观测与分析[J].陕西煤炭，2012，02：1-3.

[4]李强，付玉平.坚硬顶板条件下回采巷道支护技术研究[J].科技情报开发与经济，2012，16：126-128.

[5]武占星.超前预裂坚硬顶板巷旁无充填留巷技术研究与应用[D].河北工程大学，2012.

[6]唐和忠，牛胜建.坚硬顶板条件下巷道支护设计[J].中国煤炭工业，2013，05：52-53.endprint

①首先对测量的结果可以用一些简单的图形进行描述（图1-3）。

通过图1-3可以很清楚地知道在巷道掘进的初始阶段，巷道周围的预应力有明显的增加。这主要是由于巷道在开挖的初始阶段改变了岩层的应力状况。所以只有通过重新布局才能够使岩层预应力达到平衡。在预应力达到稳定时期以后才能够充分的改变岩体的受力结构，最终使整个井下巷道保持稳定平衡的状态。

②现在运用的支护方式和得到的支护数据都是比较符合实际的，在实际过程中能够发挥很好的支护作用。保证井下支护工程的顺利实施，同时也能够为目前的生产及后期阶段提供可靠的安全保障。但是锚索在支设维护的过程中所起的作用甚微，在这方面可以比对其做进一步的改进。

③在一些地质结构不稳定的岩层下进行支护工程就必须对巷道的支护现场进行矿层压力的检测，并最终通过合理的方式对其进行优化，最终使其保证生产作业现场的安全和稳定。

3 从巷道稳定性内容方面分析

在巷道围岩的稳定性方面，有许多的种类，这些岩层的特性都是在各自不同的地质条件下形成的，要想在这样的地质条件下进行安全的井下巷道作业就必须要知道岩层具体有哪些种类。根据地质结构的不同，其地下结构的稳定性也有所不同，要在这样的岩层井下巷道作业就必须对其稳定性做一个全面的分析。在选择测量稳定性标准的依据时应该对其现场的测量结果进行细化，即稳定性固定承载压力和移动承载压力的影响。

这种方式可以解决多种情况下突发的井下巷道安全事故，所以对岩层的稳定性进行分析是一个管理方面的要求，同时更是一个工程技术方面的要求。在目前还不能够完全解决稳定性的情况下，应该对一个完整的井下巷道工程进行全方位的支架维护，不仅仅是在顶板离层，同时还应该考虑在巷道的左右两侧进行支护。

4 结束语

总而言之，在许多情况下我们根本就不可能对井下巷道进行如此繁杂的观测和分析，在实际生产生活中需要许多现场灵机应变的措施才能够保证这些技术在井下巷道支护工程中的运用。在井下有许多的自然情况，这是测量仪器无法精确测量出来的，所以在进行井下巷道支护设计时一定要对所设计的工程对象有一个全面真实的了解，因此对现场进行测量的同时还应该把各种意外因素考虑进去。

参考文献：

[1]王琦.深部厚顶煤巷道围岩破坏控制机理及新型支护系统对比研究[D].山东大学，2012.

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[3]于水，伍永平，曾佑富.坚硬顶板巷道矿压观测与分析[J].陕西煤炭，2012，02：1-3.

[4]李强，付玉平.坚硬顶板条件下回采巷道支护技术研究[J].科技情报开发与经济，2012，16：126-128.

[5]武占星.超前预裂坚硬顶板巷旁无充填留巷技术研究与应用[D].河北工程大学，2012.

[6]唐和忠，牛胜建.坚硬顶板条件下巷道支护设计[J].中国煤炭工业，2013，05：52-53.endprint

①首先对测量的结果可以用一些简单的图形进行描述（图1-3）。

通过图1-3可以很清楚地知道在巷道掘进的初始阶段，巷道周围的预应力有明显的增加。这主要是由于巷道在开挖的初始阶段改变了岩层的应力状况。所以只有通过重新布局才能够使岩层预应力达到平衡。在预应力达到稳定时期以后才能够充分的改变岩体的受力结构，最终使整个井下巷道保持稳定平衡的状态。

②现在运用的支护方式和得到的支护数据都是比较符合实际的，在实际过程中能够发挥很好的支护作用。保证井下支护工程的顺利实施，同时也能够为目前的生产及后期阶段提供可靠的安全保障。但是锚索在支设维护的过程中所起的作用甚微，在这方面可以比对其做进一步的改进。

③在一些地质结构不稳定的岩层下进行支护工程就必须对巷道的支护现场进行矿层压力的检测，并最终通过合理的方式对其进行优化，最终使其保证生产作业现场的安全和稳定。

3 从巷道稳定性内容方面分析

在巷道围岩的稳定性方面，有许多的种类，这些岩层的特性都是在各自不同的地质条件下形成的，要想在这样的地质条件下进行安全的井下巷道作业就必须要知道岩层具体有哪些种类。根据地质结构的不同，其地下结构的稳定性也有所不同，要在这样的岩层井下巷道作业就必须对其稳定性做一个全面的分析。在选择测量稳定性标准的依据时应该对其现场的测量结果进行细化，即稳定性固定承载压力和移动承载压力的影响。

这种方式可以解决多种情况下突发的井下巷道安全事故，所以对岩层的稳定性进行分析是一个管理方面的要求，同时更是一个工程技术方面的要求。在目前还不能够完全解决稳定性的情况下，应该对一个完整的井下巷道工程进行全方位的支架维护，不仅仅是在顶板离层，同时还应该考虑在巷道的左右两侧进行支护。

4 结束语

总而言之，在许多情况下我们根本就不可能对井下巷道进行如此繁杂的观测和分析，在实际生产生活中需要许多现场灵机应变的措施才能够保证这些技术在井下巷道支护工程中的运用。在井下有许多的自然情况，这是测量仪器无法精确测量出来的，所以在进行井下巷道支护设计时一定要对所设计的工程对象有一个全面真实的了解，因此对现场进行测量的同时还应该把各种意外因素考虑进去。

参考文献：

[1]王琦.深部厚顶煤巷道围岩破坏控制机理及新型支护系统对比研究[D].山东大学，2012.

[2]詹平.高应力破碎围岩巷道控制机理及技术研究[D].中国矿业大学（北京），2012.

[3]于水，伍永平，曾佑富.坚硬顶板巷道矿压观测与分析[J].陕西煤炭，2012，02：1-3.

[4]李强，付玉平.坚硬顶板条件下回采巷道支护技术研究[J].科技情报开发与经济，2012，16：126-128.

[5]武占星.超前预裂坚硬顶板巷旁无充填留巷技术研究与应用[D].河北工程大学，2012.

[6]唐和忠，牛胜建.坚硬顶板条件下巷道支护设计[J].中国煤炭工业，2013，05：52-53.endprint