浅谈采煤工作面上下顺槽支护研究与应用

张承超

摘 要：2017年3月4日“两会”时对煤矿安全检查，煤矿主场地开工率不高，煤炭资源持续低下，需求量大的情况下，煤矿销售良好，库存低，一部分区域煤价格再次上涨。由于之前采煤成本倒挂影响，部分贸易商港口发运热情下降，然而近几日港口价格涨幅高于产地价格涨幅，贸易商利润空间增大，煤炭发运量相应增多很多。当前来说终端补库需求还比较旺盛，长时间量供不应求的情况下，加大市场煤采购，支撑短期煤价格的上涨，煤矿厚煤层进行开采至关重要，采煤工作面上下顺槽支护应用就更加重要。

关键词：采煤 工作面 上下顺槽支护

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（a）-0072-02

煤礦资源属于不可再生资源，资源的开采要求比较严格，难度也十分大，加上开采深度的增加难度也不断增加，导致矿井深度大时变形很严重，一部分矿井巷道的维护十分艰难，常常出现巷道的变形，给开采过程带来更大的难度。巷道不坚固，导致巷道要常常维护翻新加大了开采成本，安全系数下降，不但减少了经济效益还有许多的安全隐患。为解决这一系列的问题，该文浅谈采煤工作面上下顺槽支护研究与应用。

1 煤矿开采巷道的特征

1.1 煤矿巷道上、下全部处于煤体中

煤全处于煤体中，煤层与顶部的岩石相比结构碎裂并且疏松，强度也低一些，岩石层和煤矿层交界的地方容易出现相互离层的情况，巷道周围的岩石层破坏直径大。

1.2 顶板巷道活动不规则

顶板巷道活动不规则，下巷道主要受到底鼓与片帮的影响，主巷道受到顶板的挤压作用力，顶板的变形和巷帮的破坏力，开采煤矿作业中两种影响会相互叠加，越发增大了矿压的激烈度，顶板巷道活动不规则，一般都是由煤矿巷道的变形和巷道的位移引起的。

1.3 煤矿煤层厚度大，煤矿结构不均

煤矿煤层厚度大，煤矿结构不均，煤层的厚度突然发生改变，倾角突然发生改变造成了煤体起始的平衡，开采过程中的构造应力会与开采应力集中在一起，形成了叠加，不仅造成了应力的集中和煤体变形的不均匀发展，还导致了应力新的分布，造成多余的载荷，加快了煤体压力带的出现和发展。

2 采煤顺槽支护的方案

2.1 顺槽支护原理

巷道开挖时巷道周围一定直径内的岩石原有的岩应力再次分散排布，岩体失衡，巷道顶板改变原来形态、截面收敛。开挖过程中巷道周围或者支护结构上所产生的力统称为广义的围岩压力，如果扰动应力不大于围岩的弹性形变最大值的情况，围岩自身能承担下应力荷载，但是扰动应力超过围岩的弹性形变的最大值时，围岩不能够承担应力荷载，这种情况下就必须采取支护结构与围岩共同承担应力，才能够承受住外来荷载。

2.2 顺槽支护方案设计

2.2.1 单独使用锚杆支护

锚杆支护适用于巷道围岩岩体相对完整，以及加固巷道岩体比较稳定的情况，一般围岩的巷道岩体都不够稳定完整，所以，达不到支护要求的效果，容易发生安全事故。

2.2.2 单独锚杆支护的弊病

（1）锚杆支护中预测应力偏低。经过长时间对矿压的观察与分析，矿井软岩煤巷挖掘围岩变形到一定范围以后，一般的普通锚杆和金属支架就会遭到一定程度的损坏甚至直接破坏，唯一的办法就是再安装锚杆和金属支架是提高金属支架以及锚杆的预应力，做好前期的安装工作不仅为工程的进度打下了坚实的基础，还有效地减缓甚至消除初期岩层软弱面的离层现象，岩体破坏得到一定程度的减缓，工程事故的发生率也大大降低。初期围岩变形得到一定的控制，从而增进工作进度，实现快速增阻，想要在巷道掘进期间将围岩的变形量减小，只有在高阻的情况下，在安装锚杆和金属支架是施加高预应力，在安装过程中如果没有施加高预应力或者预应力不够，随着巷道的掘进，锚杆和金属支架承受的荷载量越来越大，就会出现以上的情况。如果在安装时给予锚杆和金属支架较高的预应力，随着巷道掘进锚杆和金属支架就能够有效地抑制围岩的变形。锚杆支护在我国的矿道或开采过程中是必不可少的工具，但在施工过程中安装是工作人员都忽略了对锚杆和金属支架施加较高的预应力这一重要步骤，导致在工程进行中问题百出，大大延误了工程进度，也有因为这一因素导致技术人员对数据的估算出现了偏差，出现了工程事故，因此，只有对锚杆施加较高支护预应力的技术需要改进，才能实现对巷道的长期维护。

（2）监测仪器不合格。在工程过程中，因为监测仪器的准确度或监测技术的缺陷，导致不能完全反映出锚杆支护的效果，以至于不能反映出围岩的变形量。

（3）锚杆和支护材料不符要求。锚杆和金属材料的质量才是支护的基础，材料质量不能达到工程需要的要求直接影响锚杆的支护质量，例如：加工的螺纹质量、钢材质量等直接影响整个支护工程的质量。

（4）锚杆支护策划方案不合理。在我国已经制定了锚杆支护规范，但是许多工程却在地质疏松的特殊条件下为了解决成本导致支护强度不足出现安全事故，多数工程都采用工程类比法，参数确定不合理、支护形式不合格，导致不仅浪费了工程材料，还投出了更大的成本。

（5）工作人员缺少专业技术水平。由于施工人员缺少专业的技术，没有足够的责任心，在施工中通常出现巷道岩面坎坷不齐，锚索托板、锚杆不紧贴岩面导致锚杆、锚索没有预应力，许多施工人员忽视了安装锚索和锚杆的重要性，对锚杆的支护不够了解，对锚杆安装的整个操作流程管理不到位。因此，需要专业的技术人员对施工人员进行一定的指导和管理。

2.2.3 锚杆和锚索共同支护

（1）锚杆和锚索。作为煤巷巷道最通用的支护形式，锚杆和锚索联合支护的基本原理就是提升围岩自身承受荷载的能力，通过锚杆和锚索的联合支护对围岩起到一定的支护作用，配合金属网、工字钢梁等使用，再选择合适的锚杆参数和支护形式不仅能提高支护质量，还可以降低工程成本。

3 顺槽支护的情况

顺槽的支护方式一种为钢性支架，这样的形式的支架虽然可承受的力量较大，但是可收缩性比较小，在巷道掘进的过程中围岩的荷载逐渐增大，如果超过钢性支架的可承受能力，钢性支架就会遭到一定程度的损坏变形，使围岩失去控制，增大巷道维护人员的工作量，从而影响工程进度。另一种是可缩性支架，可缩性支架的工作阻力可以随着荷载的增大而增大，收缩性较大，在合理的设计支护后，可以完美地控制围岩的变形。

4 结语

采煤工作面上下顺槽支护应该根据具体的巷道土质和实际条件，经过技术人员科学性的计算分析，选择合适的支护方式，同时锚杆和锚索的合理运用，配合金属网、钢带等支护工具能够保证围岩的变形和破碎松散。锚索和锚杆的共同配合可确保顶板和围岩断面的安全，综合解决采煤工作上下顺槽的支护问题，同时降低了工程的开采成本，保证了工程的进度，减少了采煤过程中的安全隐患。

参考文献

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