煤矿巷道支护的难题分析及对策研究

摘要：支护巷道是煤矿开采过程中的一道重要工序，它是确保煤矿安全开采的关键。各矿井长期开采，矿井煤炭资源量必然不断减少，煤矿开采的地质条件也会越来越复杂，这就给矿井巷道支护工作提出了更高要求，特别是当矿井煤炭资源开发进入深部开采阶段后，面临的巷道支护问题将会更多，如高地应力引发巷道大变形，断层褶曲较难支护等。为提高巷道支护质量，更好的保障矿井安全生产，本文介绍了几种典型的难支护巷道，分析了它们的围岩变形破坏特征，并提出了相应支护对策。

关键词：煤矿；巷道支护；难题；对策

1 高应力巷道

围岩应力与围岩强度是影响巷道破坏的两个重要因素，当围岩应力比围岩强度大时，巷道围岩易发生失稳现象，造成巷道破坏。由此可见高应力巷道极易发生巷道破坏。

1.1 高应力巷道变形破坏特征分析

首先我们可将高应力巷道大致分为：深埋高应力巷道、构造高应力巷道以及采动高应力巷道。由于巷道受内部高应力的作用，会使煤岩体的实际变形特性产生變化，具体主要表现为：

①在高地应力的影响下，巷道围岩会从脆性变形逐步转变为塑性变形，这样对于哪些深部坚硬围岩来说，软岩变形特性特性将会更加明显。

②巷道围岩时间效应明显，流变特性显著，会呈现出很大的累积变形量，持续的大变形会增加围岩控制难度。

③部分高强度、冲击倾向性强、具有较大脆性的围岩，在高应力的严重影响下，会呈现出更加显著的动力冲击破坏特性，易突然发生巷道破坏，瞬间摧毁围岩，震动大，巨响大。

1.2 高应力巷道支护对策

我们可通过下列三种途径来控制高应力巷道围岩。把围岩应力想方设法的降低，首先应科学布设巷道，让巷道处于基础地质条件较好的区域，其次可借助人工卸压法，来降低巷道围岩应力，再者可通过强化巷道内支护，可让一些U型钢、工字钢、钢管混凝土等直接支护体，直接支护于巷道围岩表面，以更好的抵抗受内部应力向巷道内变形收敛；加固围岩，可借助锚杆、锚素以及注浆等方式来加固支护围岩，以增强围岩自身自承载能力，对围岩变形破坏进行有效控制。

2 软岩巷道

由于软岩巷道具有围岩变形迅速、变形量大等特点，这就决定了其巷道支护必然难度较大。

（1）软岩巷道类型。通常软岩的工程特性主要有：软弱性、可塑性、崩解性、流变性。基于软岩的这些工程特性，我们可把软岩巷道大致分为：低强度软岩巷道、膨胀性软岩巷道、破碎性软岩巷道以及高应力软岩巷道四大类。低强度软岩一般由软弱煤层、砂质泥岩、泥岩等成分组成，这些成分组成的岩体不易胶结，整体性较差，强度低，易发生崩解、分化，缺乏足够的承载能力。膨胀性软岩中通常含有膨胀性黏土矿物，这些黏土矿物受水利作用后，易发生膨胀变形，膨胀变形易降低围岩强度，并使围岩生成裂隙，降低围岩力学特性。破碎软岩巷道四周的岩层或煤层一般较松软、易破碎，存在严重的节理裂隙发育现象，围岩整体性较差，缺乏强烈的承载力。在一些陷落柱、断层破碎带、采空区等特殊地质构造区易存在破碎软岩巷道。

（2）软岩巷道变形破坏特征。软岩巷道围岩具有很多变形特征，仔细分析这些特征大致可总结为以下四点：围岩来压快，实际变形快。部分巷道开挖后，还未来得及支护，其四周围岩已发生明显变形，巷道断面显著变小；巷道变形量大，流变性明显，很难收敛变形；部分软岩膨胀特征较明显，底鼓变形几率大；易受水、风、压力、振动等外界因素影响。

（3）软岩巷道围岩控制对策。①不断改进优化巷道位置，科学布设支护断面。若必须在软岩地层中开辟巷道，应尽量绕过高应力区，选用岩性较好的岩层，最好选用拱形断面、马蹄形断面或圆形断面，并留设充足的变形空间。②想方设法的增强围岩整体强度。软岩的一重要特征就是强度低，难支护，因此，我们可通过提高围岩强度来彻底解决软岩支护问题。在实际生产中，我们经常用锚杆支护来增强围岩强度，控制围岩变形特性。③及时封闭与支护围岩。在日常生产中，考虑到软岩的变形特点，生产过程中应第一时间采取相关措施来保护围岩，如提前切断水源，尽快排水，对顶帮进行喷浆封闭，对底板进行水泥硬化等，尽量避免水、风软化围岩。同时还应对围岩进行及时支护，以达到尽快控制巷道变形的目的。④科学设计支护结构。由上文可知，软岩巷道大变形与流变性都很强，软岩巷道支护结构必须协调于围岩变形，可采用让压、加固以及支护，充分结合的支护方式，努力提高围岩自承能力。支护结构一方面应有足够的支护强度与刚度，另一方面应能很好的适应巷道变形。⑤一次完成巷道支护。应选用高强度支护结构与高刚度支护结构来支护软岩巷道时，应通过一次支护就能对围岩变形与破坏进行有效控制，最好不要等巷道出现破坏后再实施二次维修。

3 冲击地压巷道

3.1 冲击地压巷道来压特征

①来压剧烈，存在显著的动力特征。一般顷刻间就可摧毁几十米的巷道，可抛出几十吨，甚至上百吨的煤岩体，可瞬间堵塞巷道断面。

②突发性强，来压前征兆不明显。时常会突然发作，像爆炸一样。

③破坏性大，当冲击地压爆发时，通常会伴随着放出大量冲击能量，导致巷道闭合，严重损毁设备甚至引发人员伤亡。

3.2 冲击地压巷道支护对策

由于巷道高应力，严重冲击载荷，巷道围岩力学特性以及支护情况等因素，都会影响到巷道冲击地压的发生，因此，我们可从这四个方面着手来控制冲击地压巷道：①应避开高应力区来布设巷道；②选用合理的卸压方法，来有效降低围岩应力；③对围岩改性，让围岩更完整，减弱围岩冲击倾向性；④科学选用巷道支护形式，合理布设巷道支护参数，以强化巷道支护。

在实际生产中，在支护冲击地压巷道时，我们应坚持高承载能力原则、柔性支护原则、稳定性原则、整体性原则来支护巷道。

4 结语

总之，巷道支护是煤矿开采中必不可少的一道工作程序，科学、合理的巷道支护，能有效提高巷道的稳定性，不仅能更好的保障安全生产，而且有助于提高巷道掘进效率，促进煤矿开采的高产、高效。而当前我国对难支护巷道的研究还不够系统深入，要想充分支护好煤矿巷道，需在彻底弄清巷道变形机理的前提下，根据各矿井实际地质情况，因地制宜的布设巷道，并采用科学，合理支护方式进行支护，这样才能做好巷道支护工作，才能更好地保障矿井安全生产。

参考文献：

[1]康红普.深部煤矿应力分布特征及巷道围岩控制技术[J].煤炭科学技术，2013.41（09）：1217.

作者简介：郝凯（1988），男，河南济源人，工程师，在职工程硕士。