煤矿软岩巷道掘进支护技术探讨

房新亮

摘 要：在煤矿软岩巷道的施工建设中，其掘进支护技术的应用关系到整个巷道的稳固性，对于保证煤矿开采人员的人身安全具有重要意义。在煤矿软岩巷道掘进支护施工过程中，由于软岩强度低，围岩应力水平较高，岩层中的粘土矿物质会吸水膨胀，影响到支护结构的稳定性，需要通过提高围岩强度、围岩支护表力等方式来降低岩层变形对掘进支护施工的影响，目前普遍采用的软岩巷道支护技术锚杆联合支护技术与锚网喷支护技术，需要根据煤矿开采区域的地质特点来选择合适的掘进支护方式。

关键词：煤矿 软岩巷道 掘进 支护技术

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（a）-0049-02

我国煤矿资源丰富，大部分都是通过井工开采的方式获得。井工开采煤矿其技术要求较高，开采不合理会对当地地质结构以及水文条件造成毁灭性的破坏，而且会威胁到采矿人员的生命安全。近年来，煤矿开采事故频发，主要事故类型为顶板灾害，由于开采技术不到位，开采方案设计不合理，随着开采面积的扩大，煤层上面的顶板岩层失去支撑，在上覆岩层压力的作用下就会发生变形，若无法及时支护或支护强度不够，工作面顶板岩层将断裂而冒落，造成人员伤亡[1]。因此，煤矿软岩巷道掘进支护技术的发展与煤矿开采的安全性息息相关。

1 煤矿软岩巷道掘进支护施工

1.1 煤矿软岩巷道掘进支护难点

在煤矿软岩巷道掘进支护施工过程中，由于地下岩层的构造特点和地质特性，会给施工带来一定的难度，主要有以下几点：（1）软岩强度低，岩体易破碎，难以确保岩体支护的稳定性。煤矿区域的软岩多为泥岩、砂质泥岩以及炭质泥岩，其强度较低，呈节理发育状态，受力易变形破碎，难以进行支护施工；（2）围岩应力水平较高，使岩层转变为软岩状态。随着煤矿巷道开采深度的增加，巷道集中应力不断加大作用于围岩，使其稳定性降低；（3）煤矿开采区岩层中包含有多种粘土矿物质，吸水性强，遇水膨胀，在掘进过程中需展开有效的防水措施，以防在之后的开采过程中岩体雨水膨胀而坍塌[2]。

1.2 软岩巷道掘进施工要点

根据对岩层变化特点及地址构造的分析，可以通过优化施工方案的方式解决施工过程中存在的难点。具体措施如下：（1）精确把握施工时间，在施工过程中，软岩强度过低是一大难点，而除了本身岩层稳定性低以外，围岩应力升高导致其强度降低也是主要原因，在施工过程中围岩有一段较短的自稳时间，因此制定施工方式必须充分考虑围岩的自稳时间，严格掌控施工时间；（2）优化巷道位置，在煤矿开采前，必须对周围岩层的种类及分布进行细致的地质勘探，合理设计巷道的掘进路线，尽量避开强度低的岩层，根据各个岩层的分布位置和地质特性来计算巷道应力大小和方向，避开高应力区；（3）选择合理的支护断面，目前在煤矿软岩巷道的支护断面的施工中普遍会采用直墙半圆拱断面，具有椭圆形和马蹄形两种，需要根据岩层的受力分析和巷道尺寸進行分析选择，尽量提高支护结构的强度，避免多次维修影响煤矿的开采；（4）提高围岩强度，软岩轻度低是巷道掘进支护施工的一大难点，在实际施工过程中人们通常会采用锚杆和注浆的方式来形成承载圈对围岩进行加固，发挥其自承能力，提高其强度；（5）提高围岩支护表力，软岩巷道的支护效果与岩层表面的完整性呈正比，在施工过程中可以通过速喷水泥浆以及锚杆施加预应力的方式来改善围岩的受力状态，增强围岩强度，保证巷道的稳固；（6）刚柔并济，在保证支护结构强度的同时降低岩层压力，软岩巷道具有易变性和塑性流动的特点，支护结构的设计因充分考虑到围岩的变性，尽量提高围岩的自承能力，使得支护结构根据应力的大小以及岩层的轻度进行适当的让压、卸压，或者进行有效的岩层加护。

2 煤矿软岩巷道掘进支护技术

2.1 岩巷掘进技术

随着机械自动化技术的发展，目前煤矿软岩巷道的掘进普遍采用机械作业，以传统的钻爆法为主，主要机械化作业线有气腿式凿岩机配耙斗式（或铲斗式）装岩机、液压钻车配侧卸装岩机以及液压钻车配履带式挖掘装卸机[3]。机械化作业相对于人工掘进而言，工作效率大大提升，降低了人们的工作力度，大大缩短了煤矿巷道的挖掘建设时间。

在煤矿软岩巷道掘进前，需要对巷道的掘进路线、巷道周围岩层特点进行综合分析，根据岩层的强度与稳定性，结合工地现有施工设备，选择合适的机械设备及掘进方式。主要采用的掘进方式有综掘机掘进与钻爆法掘进，各有优点，其中钻爆法常用于坚硬岩层的掘进，而综掘机掘进其平均速度快，开掘出的巷道外壁光滑利于支护，支护构架与围岩紧紧贴合，其承载力较大。在掘进过程中，钻爆法掘进需采用湿式凿岩防尘，而综掘机掘进需采取湿式除尘风机除尘。

2.2 软岩巷道支护技术

在煤矿软岩巷道的掘进支护施工过程中，通常的施工过程为初次支护、二次支护以及地板支护管理，必须严格按照支护施工规范进行操作，综合分析岩层的受力因素，通过提高岩层强度和自承能力，提高支护结构的稳定性，确保巷道的强度。

目前，煤矿巷道掘进支护施工中主要运用到的支护技术有锚杆联合支护技术与锚网喷支护技术。锚注支护技术主要用于对已挖掘好的围岩进行喷浆封闭处理，避免其变形或风化，随后将注浆锚杆打入围岩中，进行注浆加固施工，可以改变围岩的结构，提高其承载能力和抗压强度。锚网喷支护技术同样能有效提高岩层的稳定性和承载能力，保证岩体的整体性，在具体施工过程中的具体技术有U型钢锚网喷联合支护技术以及砌碹技术，具有及时有效、紧密性高、柔性好的特点[4]。在施工过程中，通常会根据巷道岩层的分布来选择合适的支护系统，比如，高应力软岩选择强力锚杆组合支护系统，易破碎软岩选择锚注一体化支护系统，而低强度高膨胀性软岩会选择锚喷支护与混凝土整体碹复合支护系统，不同的巷道分段可选择不同的支护体系。

3 结语

近年来，煤矿事故频发，大量小煤矿由于安全生产条件不齐全而关闭，引起了人们对于煤矿生产安全技术研究的重视。煤矿事故中顶板灾害为主要事故类型，其发生原因与煤矿巷道掘进支护施工过程有关，煤矿岩层地质构造错综复杂，软岩强度低，围岩应力会随着巷道的深入挖掘而增加，会影响到整个巷道的稳固。因此在施工过程中，必须对煤矿开采区的岩层分布及结构特点进行细致的勘测，选择合理的掘进路线，设计合理的支护构架，一次支护到位，避免岩层变形而造成的二次支护与巷道维修，确保煤矿开采人员的安全性。

参考文献

[1] 杨士元.煤矿软岩巷道掘进支护技术[J].能源与节能，2016（5）：161-162.

[2] 王楠.浅析软岩矿井巷道掘进顶板支护技术[J].化工设计通讯，2016（4）：77-78.

[3] 潘春鸣，张景公.淮南矿区深部软岩巷道掘进与主动支护技术[J].科技创新导报，2015（13）：42-43.

[4] 师培俊.煤矿巷道掘进施工与支护技术研究[J].能源与节能，2015（9）：65-66.

[5] 邓中新.昭阳煤矿软岩巷道掘进支护技术研究[J].能源技术与管理，2013（5）：62-63.