煤矿巷道支护类型的选择

明小锐（开滦荆各庄矿业分公司，河北 唐山 063022）

煤矿巷道支护类型的选择

明小锐
（开滦荆各庄矿业分公司，河北 唐山 063022）

摘 要：煤矿巷道受岩石应力作用等易遭受破坏，影响到煤矿的安全作业，因而煤矿巷道支护是煤矿建设中的重要环节。不同煤矿巷道条件不同，其支护类型也需因地制宜地选择合适的，从而实现对巷道的有效保护。

关键词：煤矿；巷道；支护；支架

我国的煤矿资源多是集中于地下分布，因而需在矿井下开挖多条巷道，以方便对煤矿的开采。然而随着对煤矿资源的不断开采使用，需不断增加井下开采深度、作业范围等以寻求更多的煤矿资源，如此巷道的开挖深度也随之增加。由于地下地质结构等复杂多变，巷道在使用中可能会受到来自土壤、岩石等的破坏，进而影响其安全使用并可能会威胁井下作业人员安全，因而需高度重视巷道的安全使用，一般在煤矿作业中是通过对其进行支护以提高其使用的安全、可靠性。

一、煤矿巷道支护的必要性

1 巷道破坏原因分析

受煤矿资源分布限制，煤矿巷道是在地下开挖的，其破坏因素主要是来自于地下岩石土层等作用。概括地讲，在煤矿巷道中，破坏形式主要有岩石原始应力破坏、巷道囤岩应力分布破坏以及自然平衡拱的形成及其破坏作用。

由于煤矿在开采前，地下岩层基本上保持着原始的应力状态，在受上层岩石重力作用下岩块朝着两两垂直的三方向发生变形，且同时会受到相邻岩石对其的约束侧向力作用，还可能会受到构造应力、温度应力等，岩层在这几种力下保持平衡；然而，当煤矿在开采过程中，岩层的原始应力状态将被破坏而重新分布，导致围岩顶板两端呈现应力集中状态，且受自身重力影响顶板发生弯曲下沉，并在底部产生压应力，若超出其最高承载压应力则顶层岩石将发生破坏，进而重组应力分配；待煤矿开采后，岩石顶层便呈现暴露出来，并如房梁支撑梁般承受来自上、下岩层的作用力，若未对其进行辅助支撑，则长期在这种应力作用下顶板将发生弯曲变形，并对上顶板有拉应力作用，当拉应力过高超过其承受能力时则会“拉断”上岩层，进而使得岩石产生裂缝、破裂等形成自然平衡拱，增大顶板受力并继续扩大平衡拱，进而施压给巷道侧面，长期作用将引起巷道的破坏。

2 巷道支护的作用

在上述中提到，煤矿开采后岩层顶板会暴露出来并受上、下岩层的压应力，若进行巷道支护则可辅助支撑顶板，有效加固围岩的稳定性并防止其因受压变形而发生冒落等问题引起巷道的破坏，进而进一步确保煤矿开采作业在巷道中进行的安全性。因而，对于建于地质结构、岩层构造不同的巷道应选择合适的支护类型对其进行保护，以保障巷道在其使用年限期间可靠使用。

二、煤矿巷道支护类型及选择分析

1 煤矿巷道的支护类型介绍

煤矿巷道的支护类型有多种，常用的主要有木支架、金属支架、石材及锚喷支护等。木支架是较早应用于煤矿开采的支护形式，其架设工作简单、方便，多见于梯形棚且可适用于多种地压环境；金属支架多使用槽钢、U型伸缩钢等钢材，相比于木支架，其抗潮湿、抗腐蚀能力强，可作为永久性支护使用，并适用于地压较大的巷道中。

而石材支护则是通过使用如砖块、混泥土等料石堆砌而成的由基础、墙体、拱顶组成的拱形架构，其能承受较大的地压且具有防水防火、减缓岩层风化等作用。需注意的是，在地压较大的地质环境或是地压分布不均的地区其拱顶或墙体上会有拉力作用，而砖块、混凝土的抗拉强度相对较差，因而为保护拱形结构的稳定性，可使用钢筋混泥土进行砌碹；另外因料石支护施工较为困难，成本造价高，其多用于井筒附近位置的支护。

锚杆支护属于新型巷道支护形式，不同于一般的支架受力，锚杆是将岩石围岩进行锚固，从而支架与围岩结为一体共同受力，有效改善围岩的变形程度。根据不同的使用需求，锚杆分为木锚杆、金属锚杆及药卷锚杆等多种，且为了更有效地防止围岩风化、冒落，锚杆支护通常与喷浆配合使用。因锚杆支护在使用时耐用牢固、安全可靠且其施工简单，因而随着对地下煤矿开采的不断深入，锚杆支护形式在未来的应用将越来越广。

2 不同巷道下支护类型的选择

为满足不同矿下煤矿开采作业需求，巷道的设计及使用主要有三种形式，即开拓巷道、准备巷道及回采巷道，且由于各自的地形条件、使用年限等不同，其支护类型应选择合适的对其进行保护。

开拓巷道是用于煤矿矿床的开拓而开挖的岩石巷道，其设计寿命较长，基本上与矿井的使用年限一致。开拓巷道的位置一般选在岩层受力稳定的区域，从而降低其在使用时的维护工作，其支护方式通常选择施工方便、稳定可靠的锚喷方式；准备巷道是用于煤矿开采中的某个采区（或盘区）使用，是沿煤巷道，因而对该巷道的维护、使用等有着严格的要求，此外，准备巷道中空气湿度大，会加速岩石风化，因而对此巷道的支护首先应对其进行喷浆并封闭式处理，并使用锚杆与金属网共同使用的支护技术，以实现对巷道的有效保护，延长其翻修周期；最后，关于回采巷道，其是仅服务于采煤的工作面，因而使用周期短。回采巷道的工作面基本上为两顺及切眼，其巷道内岩壁受压较大，因而对回采巷道的支护主要从解决压应力对内岩壁的作用，并保障巷道能正常输送煤矿及通常顺畅出发。

3 巷道支护技术配合使用

随着煤矿地下开采的深度增加，巷道中使用单一的金属支架或锚杆支护已无法保障巷道使用的安全、可靠性，故应结合巷道的地质特性，将多种支护方式配合使用，如可将锚杆、金属网、钢带等组合为锚网支护方式，从而以最经济最有效的方式实现对煤矿巷道的保护，促进煤矿作业的安全开展。

结语

煤矿开采工作多是在地下完成，伴随有一定的危险性，因而对煤矿作业的安全性有着极高的要求。煤矿巷道是地下开采过程中的重要通道，受岩层应力作用易受到破坏，为保障井下煤矿开采作业的安全、顺利展开，煤矿巷道应结合其所处环境的地质特征，采用经济合适的支护类型对其进行保护，使得巷道以更稳固、更安全的性能服务于煤矿资源的开发。

参考文献

[1]康红普，王金华，林健.煤矿巷道支护技术的研究与应用[J].煤炭学报，2010（11）.

[2]王伟.煤矿巷道支护技术的若干思考[J].技术与市场，2014（07）.

[3]晏勇，曹桂宝，李杰远.关于煤矿巷道支护技术的研究[J].内蒙古煤炭经济，2014（01）.

[4]刘晓光.浅谈支护技术在煤矿巷道掘进中的应用[J].中国新技术新产品，2013（09）.

中图分类号：TD353

文献标识码：A