煤矿巷道支护技术的研究与应用

崔永安

（冀中能源股份有限公司邯郸云驾岭矿，河北 邯郸056301）

1 引言

随着科学技术的进步，社会生产以及生活节奏的加快，对于能源的需求越来越高。而煤炭资源是我国最为重要的化石能源，在煤矿开采力度不断加大的同时，煤炭资源的开采也越来越深入。深层煤炭的挖掘环境越来越恶劣，挖掘难度越来越大。为了保证井下作业的矿工的生命财产安全，必须要重视并加强巷道支护技术的研究与应用。

2 煤矿巷道支护技术分析

煤矿生产具有较高的危险性，而巷道支护技术的应用可以为矿工在井下作业提供一个相对安全的作业环境。针对巷道的布置，必须要以巷道力学研究为基础，进行巷道支护的设计与施工。一般情况下，可将围岩巷道与支护体系视为一个完整的结构，通过保持围岩巷道与支护体系力学特征的平衡，提升煤矿巷道的稳定性。现阶段，煤矿巷道支护方式为砌碹支护、棚式支架支护、锚喷支护等。

2.1 砌碹支护技术

在煤矿的生产过程中，砌碹支护的研究与应用相对较早，其常用的施工材料为混凝土、料石、现浇混凝土、钢筋混凝土等。使用不同的施工材料，砌碹支护的性能也有所不同，其中，尤以混凝土以及料石为材料的砌碹支护抗压性能、抗震性能、安全性能最强，使用寿命最长。但是砌碹支护属于被动支护方式，使用成本较高，劳动强度较大，且施工效率还十分有限，因此，只在一些特殊的大型巷道中使用。

2.2 棚式支架支护技术

棚式支架支护技术是在20 世纪90 年代初期应用最为广泛的支护形式。但是在煤炭开采力度越来越大、开采复杂性越来越高的情况下，棚式支架支护技术已经被新型支护技术所取代。按照材质进行分类，棚式支架支护主要有钢筋混凝土棚式支架支护、金属棚式支架支护以及木质棚式支架支护三种。其中，木支架依然还在使用，由于木材质的支护时间不长、木材耗费量大、变形几率高等缺点，主要在浅部围岩的巷道支护中应用。

2.3 锚喷支护技术

锚喷支护技术也是属于早期煤矿工程支护技术中的一种，主要通过内部与外部的共同加固来实现巷道围岩周边的全部密封，从而减少自然灾害对巷道的影响。与其他支护技术相比，锚喷技术更具优势，但其造价成本较高，也并不常用于煤矿工程巷道支护中。

另外，支护技术对于地形的要求较高，在实际的煤矿巷道支护中，必须要先分析其地形特点，针对性地选择支护技术。而且大多数情况下，会同时使用2 种以上的支护形式，加强煤矿巷道的保护效果。多种支护形式的同时使用使得造价成本更高，成巷速度更慢，且两种支护技术之间的组合也存在一定的难度，因此，非常有必要加强对煤矿巷道支护技术的研究[1]。

3 煤矿巷道锚杆支护技术的发展

3.1 煤矿锚杆技术的现状

随着煤矿资源开采力度的增大，表层的煤矿资源已经日渐枯竭。而煤矿企业为了获得持续性的经济利益，加深了巷道的挖掘深度。但是挖掘深度越深，井下开采环境越复杂，煤矿巷道坍塌的风险就越高。而一旦出现矿井事故，不仅会影响整个生产线的正常运行，还会严重威胁矿工人员的人身安全，这些都是煤矿企业谋求发展过程中面临的最大问题。随着科学技术的发展，各种新型的巷道支护技术被研发出来，应用到煤矿开采过程中，也有效提升了煤矿巷道的安全性以及可靠性，促进了煤矿巷道技术的发展与进步。而作为一种新型的巷道支护技术，锚杆支护主要是将锚杆和围岩紧密地黏贴在一起，来增强围岩的稳固性。这种支护方式的优势是支护成本低、支护效果好，还可以重复利用，已经成为现阶段煤矿巷道支护中应用最为广泛的支护形式。

3.2 煤矿锚杆技术应用存在的问题

煤矿锚杆技术在实际应用过程中，也存在着以下几方面的问题：第一，挖掘深度越深，煤矿巷道承受的压力就会越大，巷道支护技术的难度就会增大。第二，在煤矿的挖掘过程中，地质条件不同也是一个不可忽视的问题。例如，针对软岩巷道的支护，自承圈厚度不大的围岩就无法对巷道进行有力的保护，而在正式开采后，围岩的应力也会发生变化，作用到支护体上的压力也会更大。此时，需要提升对支护体强度的要求，而支护体的强度过高又会限制围岩的变形，不利于支护体与围岩之间的支护作用的发挥。巷道的岩层在应力的作用下发生碰撞，就会使围岩软弱区域出现破碎，对自承圈产生破坏，引发严重的巷道安全事故。第三，由于信息技术动态辅助系统不够科学严谨，评估系统对于巷道安全性的评估也不够准确，导致无法给予锚杆支护技术的应用以精准的指导，无法为矿工人员创造一个安全、稳定的生产环境。第四，煤矿下层工作过程中，会伴随着震动现象，因此，一旦出现震动，螺距就会增大、锁紧力就会变差，支护体就会在放炮后产生松弛[2]。

4 煤矿巷道支护技术的应用

4.1 支护方式的科学选择与应用

煤矿巷道支护技术的应用，需要注意支护方式的科学选择与应用。而支护方式的选择需要充分考虑地形以及环境对支护方式的要求。也就是说，必须要提前分析巷道情况、运动情况以及围岩发展情况，才能针对性地选择支护方式。另外，在正式开始井下作业之前，一定要做好充分的准备工作。如果围岩强度增加，可以选择锚杆支护；如果巷道的稳定系数较高，可以选择刚性支护；如果巷道的稳定性较差，可以选择伸缩支护。只有保证煤矿巷道支护技术的灵活选择，才能最大限度地保证井下作业的安全。

4.2 加强软岩巷道的支护

煤矿巷道支护技术的应用，需要加强软岩巷道的支护，即对巷道进行二次支护，通过双重保护来增强第一次支护的柔性，保证支护体强度。同时，促进围岩形变，释放一部分应力，提升围岩的稳定性以及安全性。而加强软岩巷道的支护，可以有效避免巷道脆弱区的扩大。而使用锚梁支护加固围岩，可以显著提升围岩的约束力，进而保证巷道的安全性与稳定性。

4.3 加强现场勘测工作

煤矿巷道支护技术的应用，需要提前进行现场勘测工作，制定出一套科学合理的支护方案。而加强现场勘测工作，可以及时发现巷道施工现场的潜在隐患，精准把握围岩的特点以及状态，预测各种突发情况，进而针对性地制定支护方案，消除各种安全风险。

4.4 加强支护设备的更新和维护

煤矿巷道支护技术的应用，需要加强支护设备的更新和维护。尤其是煤矿挖掘深度的增加，增加了井下作业的危险性与多变性。只有煤矿企业以及国家相关部门加大科研力度，创新支护技术，才能有力促进煤矿巷道支护技术的进步，保证煤矿企业的可持续发展。但是煤矿巷道是一项理论与实践高度结合的技术，很多最新的研究成果，并不能直接利用到实际的煤矿巷道支护中。另外，部分煤矿巷道支护设备比较落后，也影响了最新研究成果的应用与普及。要想改善这一点，就必须要相关煤矿管理部门意识到煤矿巷道支护设备更新与维护的重要性，加大支护设备的更新与维护力度[3]。

5 结语

综上所述，随着社会的发展，对于煤炭资源的需求也越来越高，煤矿的开采与挖掘力度也越来越大。与此同时，为了保证煤矿开采与挖掘的安全，就必须要加强煤矿巷道支护技术的研究与应用。同时，根据煤矿巷道的实际情况，综合各方面的影响因素，选择科学合理的支护方式，加强软岩巷道的支护、加强现场勘测工作、加强支护设备的更新和维护。