小煤柱支护工艺技术应用分析

崔晓

摘 要：本文结合某煤矿实际情况，对小煤柱护巷区域地质条件进行分析，对巷道顶板以及帮岩岩层基本情况进行全面监控，对原有的锚杆锚索支护方案进行全面优化。从顶底板以及围岩两帮移动现状来看，通过对支护方案进行全面优化能获取良好的应用成效，促使巷道支护稳定性能全面提升。

关键词：小煤柱；支护工艺技术；应用

近些年我国煤炭资源开发效率在不断提升，有部分煤矿在选取对应的护巷方式过程中，逐步摒弃了宽煤柱的方式，对小煤柱护巷技术应用进行深入研究。加上我国各项技术全面发展，煤柱护巷技术应用正朝着无煤柱护巷技术应用发展，对全面优化巷道开采维护条件，扩大工作面回采效率等具有重要意义。沿空掘巷是沿着已采工作面采空区域边缘位置进行巷道挖掘施工，这样能有效优化巷道承受的荷载作用力，在维护过程中较为便捷，通过小煤柱支护技术工艺能全面提升煤炭资源回采率。

一、区域地质条件分析

本文探究的煤矿开采区域基本地形是丘陵地形，在低洼区域分布有池塘与水田等，区域中标高平均值是+240m，主要是对Ⅰ号煤层进行开采，此类煤层通过探测可知其厚度值在2.7至3.3m范围内。煤层基本组成结构复杂程度较高，大多数都是呈现为条带状分布，煤层爆炸危险系数较高，通过煤层自然发火等级鉴定可知自然发火等级为Ⅰ级，发生自然火灾的系数较大。煤层伪顶板结构位置主要是含炭质泥岩结构，其断口位置粗糙度较高。本煤矿进风巷道需要应用保护小煤柱掘进施工，由于其施工区域与踩空区域距离较近，对回风巷道围岩结构会产生相应的再生性，容易产生破碎等不同问题。煤层直接顶结构属于泥岩结构，遇水之后便会产生不同程度膨胀问题，其中顶部结构、老顶结构、直接底结构分别为泥岩结构、细砂岩结构、泥岩结构，其中底板位置硬度值较低，雨水之后会变软，老底是灰白色泥岩结构。

护巷煤柱留设宽度和巷道煤柱支护形式之间具有密切联系，通过锚杆支护能有效提升巷道周边围岩强度值，提升支护围岩内摩擦角。围岩通过锚固支护之后，巷道围岩基本受力状态开始发生转变，围岩支持能力有效提升。本文探究的煤回采工作面厚度值在2.7至3.3m范围内，其中含有2层夹矸，夹矸最大厚度值为300mm。煤层平均倾角在13°，煤层直接顶是砂质泥岩，厚度为2.2m，直接底是2m厚度的泥岩。工作面平均埋深为380m，紧邻的工作面施工开采完毕，此工作面主要是应用沿空留巷形式布置，护巷煤柱留设宽度为4m。

二、巷道顶板以及帮岩岩层状况

相关施工技术人员在岩层探测中要选用适用性较强的探测设备，对岩层层状进行全面探测。钻孔设备选用锚杆钻机，对钻机钻头直径进行控制。完成钻孔施工操作之后，需要对岩粉进行有效清除，可以应用分管，然后再开展规范化的施工探测活动。通过完整的探测活动能获取以下论断。进风巷道保护小煤柱区域中顶板结构在1至2m位置处存在少量裂缝问题，在3至4m位置处存在较为严重裂缝，在5m以上裂隙较小，整体完整度较高。所以当前在顶板支护施工作业过程中，要应用锚杆对围岩结构进行有效的加固措施，或是应用最佳长度的锚索进行悬吊。由于中部区域裂隙较多，高区域围岩稳定值较高，在施工中要想通过老顶结构对直接顶进行稳定，需要对锚索基本长度进行控制，能保持在7m范围内[1]。

从探测过程中能看出，巷道煤帮1m位置存有裂隙问题，在1至2.5m位置存在裂缝，2.5至5m位置也存有不同裂隙，但是从煤帮整体角度来看存在较多劈裂区域，所以从一定程度上来看，在施工作业面中设定5m保护小煤柱方案可行性较高。由于1至2.5m深度存有裂隙带，要对锚杆基本长度值进行控制，能对此位置煤岩继续锚固处理控制，施加相应的锚固剂[2]。

三、锚杆锚索支护方案探析

顶板结构处锚杆通过悬吊能有效突出其基本应用价值，帮部位置锚杆在煤体加固中具有重要应用价值，锚杆基本长度值需要全面满足以下要求。L≥Kb+L1+L2。其中L是锚杆总长度值，单位是mm。K表达安全系数；b是冒落拱高度值，单位是mm；L1是锚杆深入到稳定层的长度值，L2表示锚杆外露长度值，正常情况能将外露长度设置为50mm。b=B1/2f=4000/（2x2）=1000mm。其中B1是巷道挖掘的深度，将其设定为4000mm，f表达的是岩体坚固系数值，本文将其设定为2。通过精确化计算能得出L等于2450mm，计算式为L=2×1000+400+50=2450mm。所以当前在围岩支护过程中，要将锚杆长度设为2500mm，要对层状分析结果进行控制。锚索长度在确定过程中，要对锚索悬吊作用合理分析，长度值需要满足多项条件，得出关系式L=La+Lb+Lc+Ld。L是锚索长度值，单位是m。La与Lb分别为围岩结构长度值与不稳定围岩厚度值。Lc是锚具与上托盘结构基本厚度值，正常情况下能设为0.1m。将各项数据带入到计算中能得出L等于6.8m。对巷道岩状分析可知，在采空区域位置顶板结构中存有裂隙区域，此类裂隙深度值在4至6m范围内。其次相关施工人员要对预紧力进行控制，从过去各项操作中能得出，当锚杆预紧力达到50kN范围，能有效控制巷道变形问题，所以要对预紧力值合理控制。

本文采用的支护方式是应用保护小煤柱的支护方式，顶板结构通过锚索悬吊在稳定性较强的岩层中，结合相关结论规定要求。顶板位置锚索锚固力大小要高于不稳定岩体自重。锚索在选用过程中主要是选用钢绞线锚索，对锚索直径进行控制， 承载力大小控制在230kN，结合巷道宽度值，将B1选值控制在4m范围内。通过对巷道岩状有效分析能得出其高度值在4.5m，再对L值进行精确化计算。对项目现场具体情况进行精确化分析，首先排设两个锚索，之后间隔一段距离再设置另外一个锚索，应用三花状支护方式[3]。

四、进风巷道围岩变形情况分析

通过对支护方案进行优化改进，为了能获取锚索和锚杆联合支护应用效果，需要对施工进风巷道进行全面监控检测，通过对检測活动进行分析，能获取联合支护模式以及多项参数值，为小煤柱支护技术应用提供多项数据。在实际监测过程中，要着重监控顶底板以及两帮位置迁移量。在巷道支护优化方案全面实施之后要选取两个位置采取监控，可以合理选用十字监测法。对监测位置进行测量计算，获取迁移变化基本速率。在巷道掘进施工作业中，对巷道产生的各项影响能分为三个阶段、劲烈影响阶段、平衡阶段、稳定时期。在10d时间段内围岩处于剧烈运动中，随着时间不断推移，在30d之后围岩能朝着稳定状态，在60d之后趋于稳定。在巷道掘进施工作业中，普通支护区域巷道顶底板收敛速率较高，其中变形速率能控制在6.7mm/d。支护方案全面改进之后，最大收敛速率能控制在3.2mm/d。巷道处于初始阶段掘进施工中，在20d左右便会产生较为剧烈的运动，而后围岩运动开始处于平稳状态。

结语：

综合上述，在煤矿开采中合理应用小煤柱支护施工技术，要保障巷道支护参数更加合理，能对资源浪费等问题进行控制。应用小煤柱开采施工技术能保障煤矿开采作业施工稳定性与安全性能全面提升，有助于降低巷道承受的载荷作用，维护便捷性较高，能提升煤炭资源回采率。

参考文献：

[1]王川宾.小煤柱开采技术应用分析[J].能源与节能，2017（10）：151-152，186.

[2]李恒周.小煤柱支护工艺技术应用分析[J].江西煤炭科技，2018（3）：69-71.

[3]郭太.综采过上覆采空区煤柱开采工艺研究[J].山东煤炭科技，2017（8）：9-10.