煤矿巷道支护技术的研究与应用

侯敏+张军

[摘 要]煤矿企业对煤矿开采深度的不断加深让煤矿巷道支护技术受到了更多的关注。在各种支护技术里锚杆支护技术使用较为广泛，该技术不仅可以增强煤矿巷道的稳定性，而且还能有效的掌控巷道的变形。本文通过分析煤矿巷道支护的理论与技术，阐述了锚杆支护技术在煤矿巷道中的应用。

[关键词]煤矿工程；巷道；支护技术

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0058-01

前言：煤矿开采深度逐渐加深的同时，制约巷道支护的各种不利因素也随之增加，这当中尤以矿压的增大为巷道支护安全可靠的主要因素。因此，探索探究适应矿井深部水平的巷道支护方式已成为煤矿技术人员的重要课题。软岩巷道掘进过程中的顶板支护是制约矿安全发展的重要难题，本文拟结合锚杆支护的原理及支护作用来研究软岩巷道顶板的支护。

1.煤矿巷道支护理论

1.1围岩强度强化理论

所谓围岩巷道支护技术就是在支护技术里面，调整围岩应力以提升围压，同时增强围岩的荷载水平的支护理论。此类围岩支护技术的好处在于可以提升锚岩体的性能，同时加大锚固区的岩体峰值、峰后还有残余的强度。

1.2松动圈支护理论

煤矿巷道的松动圈支护理论的核心内容在于巷道在进行开挖施工过程中，可以引起四周岩松动同时出现松动范围，且导致松动圈发生膨胀问题，松动圈支护也就是对膨胀的松动圈实施支护从而避免岩体破裂松动出现隐患，这项支护理论的诞生让支护技术越来越具备针对性。

1.3联合支护理论

巷道联合支护的核心内容就是根据一系列的防护措施，有效提升支护体的强度与硬度，如此调整围岩发生的松动、膨胀问题的措施，同时让巷道的稳定性提升的方法。这种措施被广泛运用在巷道里面地势和地形相对繁琐的地区。

2.煤矿软岩巷道支护具有的不足

2.1软岩巷道变形破坏的特征

2.1.1 针对软岩巷道的变形而言，其具有蠕变变形三时期的规律，同时存在极其显著的时间效应。刚开始阶段的来压及时、变形量明显，且不具备较好的巷道自稳性，假使不进行掌控在很短时间内就可以出现岩块冒落，以至于引起巷道破坏。假使通过钢性支架强行支护而和软岩的大变形属性极其不吻合，就不易维护巷道，引起支架被压坏还有巷道垮落。

2.1.2软岩巷道普遍是环向受压，同时不对称，巷道开挖完毕不但顶板变形极易冒落，底板还会出现一定的底鼓，假使对巷道底鼓不进行严格的掌控，就可以发生激烈的底鼓同时引起两帮破坏，最终导致顶板冒落。

2.1.3软岩巷道变形普遍随矿井深度提升而提升，不一样的矿区与地质背景下均具有一个软化临界深度，大于了临界深度，支护就会增加难度，同时软岩巷道变形在差异性的应力影响下，展现出显著的方向性。

2.1.4软岩的失水与吸水都能引起软岩出现膨胀变形破坏与泥化破坏。

2.2软岩巷道支护具有的不足

软岩巷道支护存在的不足，特别是软岩回采巷道方面的支护问题，其属于矿业项目里面最为棘手的问题，原来对软岩巷道的支护方面具有的不足，在理论认识与支护策略两方面具有很多不足，关键展示于下述几点：

2.2.1以围岩变形破坏机理为基础支护属于一个完整的过程，为了让此过程和围岩变形环节相吻合，需要全面进一步对围岩的变形机理进行分析，必须在此前提下，才可以挑选恰当的软岩的支护模式还有清楚且恰当的支护参数。

2.2.2支护参数，支护参数选择是直接作用于巷道稳定性相当关键的因素之一。原来对支护参数的选取普遍选择的是工程类比法。在工程地质环境简单，这种策略基本实现要求；在地质条件繁琐不可以实现要求的，同时现阶段部分有软岩巷道支护不失败的案例，不能开展工程类比。

3.煤矿软岩巷道支护技术探讨

3.1软岩巷道支护技术关键

因为软岩的力学特征、变形力学体制等特征，对软岩巷道落实成功支护，应该是有下述三个重要技术：

3.1.1正确地确立软岩变形体制的复合型。

3.1.2有效地把复合型过渡到单一型。

3.1.3妥善使用复合型变形力学体制的过渡技术。

因为软岩巷道围岩不具备独立且单一的变形力学体制，而是此外还拥有很多的变形力学机制，也就是复合型变形力学体制，这种机制是导致软岩巷道破坏的直接原因。所以非复合型的支护模式是没有效率的，必须选择联合支护的措施，妥善的使用复合型往单一型过渡的技术，也就是和软岩变形阶段里所有支护力学方案的支护先后顺序还有效果紧密联系起来，需要与复合型变形力学体制的属性相吻合，如此一来才可以确保支护有效完成。

3.2最佳支护时间研究

巷道开挖开始后，巷道具有的围岩应力会再一次的分布，而这个情况下切向应力在巷壁四周出现相当的密集，引起此地区的岩层屈服走上塑性工作过程之中，进而出现塑性区。而此区域的发生，引起应力集中位置由岩壁往纵深延伸，在应力密集的硬性远远大于围岩屈服硬性的情况下，则发生新的塑性区，这样慢慢往纵深延伸。假使不选择适时全面的支护方式，那么临空塑性区会在变形的上涨同时而发生松动破坏现象，也就是这种情况下松动破坏区出现了。塑性区和松动破坏区有一定的差异，塑性区具备适当的承载能力，而松动破坏区已彻底不再拥有承载能力。塑性区主要包括稳定塑性区与非稳定塑性区。没有发生松动破坏时候的最大塑性区领域叫做稳定塑性区；已经发生了松动破坏区的塑性区叫做非稳定塑性区。和稳定塑性区还有非稳定塑性区相对应的是宏观围岩的径向变形主要包括稳定变形与非稳定变形。塑性区的形成，对支护体来讲展现出了两种力学效应：

3.2.1围岩里切向与径向应力减少，降低了影响到支护体上的荷载。

3.2.2应力集中区往围岩深部移动，降低了应力集中的破坏影响。

针对高应力软岩巷道支护而言，需认可其形成稳定塑性区，进一步制约非塑性区的延展，实际上就是需挑选最好的支护时间，从而尽可能的展现塑性区承载水平而发生任何的松动破坏。因此，最佳支护时间的力学概念让尽可能的展现塑性区的承载水平而不发生松动破坏情况下所关联的时间。

针对软岩巷道而言，一般的支护策略与单一方案均不可以实现工程的具体需求，需要参考其原因选取有效的支护对策：

3.3.1提升网与喷层的强度还有刚度，还可以在局部薄弱部分，增强锚梁支护，从而提升围岩外层的约束能力，制约破碎区往纵深延伸。

3.3.2适时实施二次支护同时二次支护需要提升一定的支护强度，从而确保初期支护具有适当的柔性，在巷道具有一定稳定性的基础之上，认可围岩具备相当大的变形，使其全面的对能量加以释放。此外，支护体后来阶段需具备充足的强度与刚度以掌控围岩。

3.3.3完成软岩巷道厚壁支护，首先选择全长锚固等一系列的强锚杆，顺利完成厚壁支护工序；其次实施锚索加固工序，因为锚索长度相当大，可以深入至深部相对稳固的岩层里，锚索对被加固岩体增大的预紧力超过了200kN，制约围岩不良变形的延伸，对围岩的受力情况进行了调整，提升围岩自承圈纵向深度，完成厚壁支护。

3.3.4降低围岩的破坏，提升围岩的强度，增强围岩自承水平。首先宣传光面爆破，降低围岩震动，掌控好围岩环向裂隙，尽可能维护围岩的综合强度；其次尽可能维持巷道周边的光滑平整，防止出现应力集中；再次选择膨胀材料来充满锚杆孔，从而出现全长锚固。

4.结束语

随着现阶段煤矿开采矿井越来越往巷道纵深发展，在井下巷道进行开掘与深度拓展的时候，加大了安全生产的风险隐患。所以，需要选择有效的井下巷道与内部硐室的支护技术方式，尽可能使用与自身煤矿巷道支护需求相吻合的加固方式，从而预防出现井下作业安全事故。

参考文献

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[3]刘欣.U型钢支护技术在煤矿巷道中的应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2013，08：201.