煤矿井下巷道掘进过程中的支护技术分析

摘 要：煤矿掘进支护工作在整个煤矿开采工作中处于关键地位，关乎着煤矿施工的安全性。从煤矿的实际施工情况来看，掘进支护工作开展并不乐观，亟待得到改进。该文以煤矿企业中的掘进支护为研究对象，主要分析下有关巷道支护技术类型的有关问题，着重分析下巷道支护技术的形式和巷道支护的应用。

关键词：掘进；巷道支护；技术

1.引言

煤矿井下巷道开掘后生产的应力会重新分布，在这一过程中，如果不采用支护措施就会造成围岩位移及变形等，这样生产安全就不能得到有效保障。对煤矿井下掘进生产不仅要在支护措施上实现全面保障，同时还需要在管理上能够强化，这样才能够维持掘进安全。

2.煤矿井下巷道支护技术

煤矿井下掘进中所采用的巷道支护技术种类多样，主要有棚式支护技术、砌碹支护技术、应力控制技术、锚杆支护技术等。

2.1棚式支护技术

这一技术在煤矿井下掘进中的应用和铁路公路隧道中的施工应用有很大不同，煤矿井下棚式支护技术要能够进行保护岩柱厚度计算及设计施工管棚工作室、布置孔位、测量放线等。煤矿巷道当中的棚式支护技术的使用材料主要以金属为主，在制作及安装上相对比较方便。

2.2 砌碹支护技术

砌碹支护技术的应用原理主要是能够对围岩的表面起到作用，并在一些位置比较特殊的巷道中应用相对比较多，这一技术应用比较方便，但成本很高。这一技术对支护材料质量也有相应要求，水泥主要采用普通水泥，在抗压强度要求上要能够达到11.8MPa、矿石砂的直径小于15mm、混凝土是石子粒直径小于20mm、砌墙料石垂直缝要错开等，从这些层面就能够看出，在实际掘进作业中会受到一定局限。

2.3应力控制技术

针对矿井深部高应力软岩巷道两帮移近量大，變形破坏严重，部分地段底臌严重的现象，通过大量的现场地质调查和软岩力学性质试验，分析研究了深部高应力软岩巷道变形失稳机理；通过理论分析和相似材料、数值模拟确定了该矿软岩巷道围岩控制方法及高应力软岩巷道最佳支护方式、支护参数和最佳支护时机。

2.4锚杆支护技术

锚杆支护技术是比较常用的支护技术，这一技术能够有效改善煤矿巷道的布置方式，从而能有效提升煤炭产量和综合性效益。锚杆支护技术主要是通过利用支护构件锚杆托板及锚固剂等发挥作用的[1]。锚杆是比较重要的构件，在施加适当扭矩螺母基础上让巷道表面受到托板紧压，改善围岩的应力状态，能够有效遏制围岩节理裂隙张开。

3. 煤矿井下巷道支护的常见问题

从实际情况来看，煤矿井下巷道支护技术应用过程中还有诸多问题有待解决，这些问题主要体现在围岩产生变化或破坏。煤矿井下巷道掘进过程中围岩的岩体在遇到水之后比较容易发生膨胀，加上受到大挤压力造成围岩变形，这样就对支护结构造成影响，比较容易发生冒顶事故。

煤矿井下巷道支护技术影响因素比较多，煤矿地质构造及施工工艺等都是重要的影响因素。一是从煤矿的地质构造的因素影响上来看，地质条件比较好的能够提升作业效率，但地段比较复杂的就会受到诸多影响，影响支护技术的应用效果；二是施工工艺因素方面也对支护技术的作用发挥产生影响，煤矿巷道掘进过程中主要采取钻爆法并以锚喷支护为重要支护方式，但实践过程中装药量及炮眼等都比较缺乏精确度，降低锚网喷支护质量。

4. 煤矿井下巷道支护形式分析

从煤矿井下巷道支护形式上来看，主要有型钢支护及预留煤柱，预留煤柱是比较传统的支护形式。煤矿井下巷道支护形式主要是把巷道区段划分成运输平巷和下区段的回风平巷，煤矿井下巷道支护形式要能够预先在两个重要区段对一定宽度煤柱实施预留。预留煤柱支护使用较简单，预留煤柱支护在通风及排水上也有促进作用。而型钢支护主要就是能够在韧性上可以较好的呈现，并且在抗剪及抗压等功能上也能够得到良好呈现。

第一，煤矿在开采过程中首先要确定岩石的性质，通过研究分析岩石的性质，改进支护技术，从而减少在实际操作中遇到的困难。在实际应用中，煤矿掘进巷道中使用的锚杆支护技术就主要应用在软岩巷道中。保证掘进量的同时也要充分考虑到它的安全性，在掘进过程中，巷道的参数在发生着不同的变化，及时的搜集和关注参数信息，并使参数控制在安全范围内，是保障煤矿巷道安全的必要条件。

第二，在巷道掘进中只有按照规定的策略和加强支护的承载能力，才能达到实际的支护目标。通过实际的地质构造和矿压观测的资料来选择合适的支护方式，采取相应的巷道施工设计，按照有关规程，选取合适的支护方式。在巷道掘进中，要保证巷道的光滑和平整，在爆破时要选取合适的光面爆破，并与锚喷支护方式相结合使用。

第三，锚网索支护形式的优点是可以有效的控制锚杆，并在非锚固岩层间有效的控制变形，在遇到低压大和支护难的情况下，也可以利用锚网索支护形式，锚网索支护形式的另一特点是可以减少瓦斯的积聚，从而大大降低了巷道掘进中的危险。

第四，在煤矿初次掘进后，巷道通常会产生位移和变形等情况，所以在初次掘进后，在支护技术选取上要注意，一般是在初掘上选取柔性支护结构，后边选择刚性的结构，从而可以解决巷道掘进中出现位移变形的问题。

与以上几种支护技术相比，通过支护体和围岩再次组合是一种最优的策略，通过在薄弱环节实施这种策略，可以使围岩的自承能力发挥到极处，从而使围岩的支护力降到最低处。具体的实施是，在进行巷道开挖之后，首先要对围岩进行锚网支护，其次再通过巷道的地板来确定最佳的时间，在围岩薄弱环节进行预应力锚索，使围岩得到一定的提升，最终达到耦合支护力学的状态。这种支护的优点就是可以使围岩的自承能力达到最高限度，并且充分发挥了刚性锚杆支护的能力。

5 提高煤矿掘进技术的应用对策

5.1 建立健全支护监测制度

健全的支护监测制度，可以使井下人员更好的掌握围岩发展状态的参数，以及其运动规律和支护方案的实际效果，因此，必须加强对支护系统的监测，以便掌握全面、准确的监测信息，通过分析监测数据，一方面可以对巷道支护的实际情况进行跟踪，另一方面也可以对围岩情况进行分析和预测，进而从中寻找安全隐患并及时做出改进，同时，完善的支护监测制度，也可以为支护方案的设计提供重要的实践依据。

5.2 及时对支护设备维护和更新

近几年，随着深部矿开采的日益增多，国家和相关企业投入了很多资金和精力去研发深层支护技术，也涌现出了不少技术成果，但是研究层面和施工层面的脱节，使得新技术在井下掘进区的应用情况不好，尤其是，井下的支护设备老化，资金投入较少，使得新技术无法再井下使用，因此，应该引进新的支护技术的同时，不断加强支护设备的维护，使支护设备与新支护技术相适应，更好的实现对新技术的应用。

5.3 加强对施工人员的技术培训

支护应用水平直接关系到企业的生产效率，以及企业的整体经济效益，因此，应该加大资金的投入和宣传、对施工人员进行技术培训，井下工人熟悉应用新的支护技术和支护工艺，并将工艺原理培训和施工实训考核相结合，使井下工人的技术水平够跟上新工艺和新设备的推广速度。

结语

经过对掘进过程中巷道支护形式及存在问题进行分析，并提出提高掘进质量的措施，同时，结合国内先进的技术经验，采取先进的巷道支护技术，从而保障煤矿巷道在掘进中的安全。

作者简介：

刘国武 男 1970年11出生，2010年毕业于黑龙江科技学院煤矿开采技术专业，现工作于新疆龙煤集团富城矿业投资有限公司，主要从事矿山采掘相关技术工作。