关于煤矿巷道支护技术浅析

聂欠豹

【摘 要】 本文分析了我国煤矿支护过程中存在的问题，针对加强煤矿巷道支护技术的有效措施进行探究。

【关键词】 煤矿巷道；支护技术；有效措施

引言：

煤矿产业的健康发展，关系到我国能源安全及经济社会发展的大局。为了使煤炭资源勘查工作更加完善，促进煤炭工业的科学正确发展，这就要求相关人员要进一步加强煤炭勘查基础理论研究，不断开展重大关键技术攻关，建设示范工程，提高地质勘查质量等实质性工作。我国煤矿资源勘查标准化建设若要凸显成效，就要逐步建立煤矿巷道建设的地质安全保障系统。当然，煤矿产业技术发展成熟稳定，离不开支护技术的支点性作用。

一、我国煤矿支护过程中存在的问题

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7.00～8.47m，平均7.78m。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4.6m，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[1]。

二、加强煤矿巷道支护技术的有效措施探究

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：

1.1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。

1.2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。

1.3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2m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500mm以上碎矸，作为缓冲层。

1.4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7.78m，采区巷道设计高度多为3.1m，沿煤層底板掘进巷道留顶煤4.68m，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4.6m。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：

2.1巷道跨度小于等于4.2m，锚索间排距按2m×2m设置，巷道跨度大于4.2m，锚索间排距按1.6m×1.6m设置。

2.2每掘进50m，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。

2.3每隔50m，安设顶板离层指示仪1支，每隔100m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。

2.4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50～150g左右，同时周边眼开孔要在巷道轮廓线内200～250mm，尽可能降低爆破对巷道周围煤体的扰动，缩小爆破松动圈。

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。

4、完善煤矿巷道的锚杆支护技术

我国煤矿巷道的锚杆支护虽然有着丰富的理论研究成果，但却未能把这些研究成果有效地运用到煤矿巷道的锚杆支护的实践中。为完善煤矿巷道的锚杆支护技术，要深入研究煤矿巷道的围岩压力和锚杆支护理论，科学、合理地选取我国的煤巷锚杆支护的参数选择和实践形式，促进巷道锚杆支护技术得到高速发展。要学习国外先进的煤矿巷道的锚杆支护的技术和方法，结合我国煤矿巷道的锚杆支护实际情况，制定出适合我国的煤矿巷道的锚杆支护技术体系，完善煤矿巷道的锚杆支护技术。

5、提高煤矿巷道的锚杆支护监测技术

锚杆支护完工后要进入实施阶段，要对其实际支护情况进行有效监测。要及时整理和分析监测锚杆支护数据，用其验证锚杆支护设计是否合理、安全，对不合理的地方提出修正依据。我国锚杆支护的监测工作主要有：监测锚杆支护的表面位置移动值；使用顶板离层指示仪监测顶板岩层的位置移动值；监测锚杆的工作阻力等等。加强监测技术要以测试应力测试作为基础，依照现场监测的信息数值模拟进行动态设计，所得锚杆参数就是煤巷锚杆支护的最佳支持参数。平时要采用计算机及时监测支护情况，发现问题及时解决，以免发生重大坍塌事故[3]。

6、加强锚杆支护人员的工作技能培训

锚杆支护工作人員是煤矿巷道的锚杆支护工作的执行者，工作人员负责使用质量过硬的锚杆从事锚固和监测工作，工作人员必须有专业的知识和过硬的职业素质才能出色地完成锚杆支护工作。但目前我国煤矿队伍的工作人员素质普遍不高，对工作的监管措施不得力，使得煤矿巷道的锚杆支护工作质量难以提升。所以要想提高我国煤矿巷道的锚杆支护工作水平，必须要注重锚杆支护的技术人员及工人的专业技能的培训，通过培训提升其岗位工作经验，促使其更好地开展锚杆支护工作。

三、结束语

综上所述，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。

参考文献：

[1]田忠宝.锚杆在煤矿巷道支护中的应用[J].黑龙江科技信息，2013（01）：58.

[2]杨仁树，马鑫民，李清，张军，白晓生，王茂源.煤矿巷道支护方案专家系统及应用研究[J].采矿与安全工程学报，2013（05）：648-652.

[3]贾伟.关于煤矿巷道支护技术的探究[J].科技与企业，2013（21）：156.