对煤矿支护技术与设备的分析

2016-01-12侍爱军徐瑞静周荣哲山东宏河矿业集团嘉祥红旗煤矿有限公司山东济宁272000

中国新技术新产品 2015年19期

关键词：锚杆煤炭巷道

侍爱军　徐瑞静　周荣哲（山东宏河矿业集团嘉祥红旗煤矿有限公司，山东　济宁　272000）

对煤矿支护技术与设备的分析

侍爱军徐瑞静周荣哲
（山东宏河矿业集团嘉祥红旗煤矿有限公司，山东济宁272000）

本文对煤矿施工中的巷道支护技术等相关技术开展了深入的分析，并预测了巷道支护技术在煤矿生产中的发展前景。

煤矿；巷道支护；单体液压支柱

1　前言

我国的工业生产以及人民的日常生活都需要使用大量的煤炭，是煤炭利用大国。我国的煤炭储量虽然较多，但在长期的开采中也频临匮乏。再加之我国煤层的深度都是很大的，所以开采起来的难度很大。且进行深层煤矿的开采工作时，都需要设立井下巷道，为保证煤炭开采工作的安全性，就必须科学、严格的进行巷道支护工作，这样才能保证巷道整体结构的稳定性，促进煤炭开采工作的顺利进行。现今，我国的煤炭年产量日益走高，但开采工作中所面临的问题也越来越多，因此，巷道支护工作的复杂程度也在不断的提高。但作为煤炭开采业的工作人员，必须不断的深入这方面的研究，以保证煤炭开采工作的高效开展。

2　煤矿巷道支护理论

煤矿的生产工作能否顺利开展几乎取决于巷道支护工作的质量，因此，必须将巷道支护工作作为煤炭生产的重中之重。这些年的发展过程中，我国的煤炭产业也取得了较为喜人的发展成果。主要包括下列几种先进的支护理论：（1）新奥法支护理论：是在奥法支护理论的基础上，经过大量的实践研究和改进，同其他学科的研究成果，尤其是地质动力学的相关研究成果进行交叉融合而形成的效率更高、可靠性更强的一种支护技术，这一支护理论的特征为：使用早强喷射混凝土来密封巷道周边，并进行密贴支护工作；做好围岩加固工作，避免其在以后的工作中出现问题，使用锚喷支护来增强其承载能力；围岩加固好后还需对其评估，如果质量较低还需开展二次支护工作；如果出现了围岩裂痕、破碎等问题，则需进行注浆加固工作；进行设计工作时要综合考虑环境的影响，并设立适应性较强的动态模型；施工期间要对施工工艺进行适应性的特征，更好的保证煤炭开采的顺利进行。（2）联合支护理论。这一理论和针对性强的支护技术相比具有更强的稳定性，但这一稳定性是针对围岩整体而言的。很多研究人员在长期工作过程中了解到，井下巷道特别是围岩地质、环境含未知因素较多的煤矿巷道内，只增强支护结构的强度可能会起到反作用，也就是说巷道的支护稳定性可能会因此而降低。这时由于区域强度的增强并不能避免围岩变形问题的发生，在长期的外力及环境影响下，围岩还是会发生明显的变形的，所以，在设置支护结构时一定要使用科学的工作方式，要促进围岩整体稳定性的增强，这样才能避免支护性能降低问题的发生。若巷道的地质环境很复杂，则这一工作方式的成效是十分显著的。但这一技术也有其缺点，主要表现在：测定巷道围岩的各项参数时只能集中在某一时间点，可是地质状况时处于变动中的，这便会使围岩的稳定性慢慢的降低，当到达某一临界值后，巷道的稳定性就会显著降低。所以，使用联合支护方式并不能确保巷道的长期稳定，并且还会增加后期维护工作量。（3）围岩强度强化理论。此理论是由我国专家侯朝炯提出的，其原理就是借助锚杆支护来增强围岩的强度。由于锚杆支护能使围岩的应力状态发生改变，进而提高围压，所以能从根本上增加围岩的承受力，并且还可以增强区域岩体的峰后强度、残余强度。

3　使用频率较高的矿井支护技术

3.1单体液压支柱技术

单体液压支柱技术已有30多年的发展历程，因此科学性较高、使用范围也很广。在各个煤矿井中，都需要进行临时支护工作，若煤矿使用年限较长，则极易出现煤矿坍塌等事故。但是，使用单体液压支柱可以使矿井的安全性大大提高，有效避免这一问题的发生。这一技术科依据注液形式的差异分成外注式、内注式两类。前者的优势是工作简单、方便维护，对于工作条件没有太多的要求，它类似一个油缸，升柱靠外部供液管路系统（包括液压泵站），动力介质为乳化液。内注式采用机油作为介质，它的外形像油压千斤顶，并且要手动升柱。

3.2巷道锚杆支护技术

锚杆即杆状锚栓体，在加固工作中经常使用这一设施，一般将其放于巷道的围岩中。使用这一技术时，要先在巷道的围岩上钻孔，我们将其叫做锚杆孔，而后在孔中安放锚杆，这样便能起到较好的围岩加固效果。现今，我们在进行煤矿的巷道支护工作时频繁的使用这一技术，实际工作也表面，这一技术的支撑效果是非常好的，它的工作原理主要包括：（1）悬吊作用。其实就是把锚杆可能会发生掉落的围岩悬挂在硬度较高的岩石上，在悬吊力的影响下减小围岩的重力作用，进而起到加固作用。（2）减跨作用。巷道内所设置的锚杆可以有效降低压力拱的高度以及跨度。（3）组合梁作用。锚杆把组合板压紧之后，各层板梁结构便会产生一个整体，挤压力以及拉伸力也会因此而分散，最终便能使板梁的抗弯强度和承载力得到提高。（4）围岩补强加固作用。巷道深处围岩内的岩石是三向受力的，但巷道附近的岩石却是二向受力的，这会导致抗压强度的降低，所以围岩极易在巨大压力的作用下发生形变。如果能使围岩维持在三向受力状态，就能有效的提高其强度。

4　降低煤矿矿井支护的成本

现今，煤炭行业研究的重点就是咋保证支护结构稳定性的基础上减少支护成本，若不考虑支护成本的降低，则会影响煤炭企业在行业内的竞争水平，制约煤炭企业的长远稳定发展。所以，探究低成本的矿井支护方式对于煤炭企业的长远稳定发展有着非常重要的意义。（1）扩大巷道断面的面积和缓冲面积，这样能降低维修工作的总量，降低维护成本和人工成本。（2）要科学的确定巷道各点的受力。通常要将主要受力点设置在两肩或两角，并注重提高支护总量，避免出现多余的锚杆加密和多打锚索的问题。（3）科学的确定支护参数，应结合煤岩层的特征，在深入分析及模拟实验后，选择最合理的支护参数。比如，要深入分析巷道的顶板岩层地质状况和煤壁的硬度，并选择最为适宜的支护边距，这样能有效减少支护成本。（4）要使用最适宜的支护设施，并非要一味的选用最好的支护设施。完成评估工作后，便可以在一些区域使用自制加工帮锚杆和旧钢丝绳来取代支护设施，这能有效的缩减材料成本。