煤矿巷道支护的难题与对策

2020-02-23光立鑫

江西化工 2020年2期

关键词：软岩冲击巷道

光立鑫

(山西新元煤炭有限责任公司，山西晋中 045400)

引言

巷道支护对煤矿开采至关重要，是确保煤矿开采作业安全、顺利进行的关键环节。该文就当前主流的煤矿巷道支护技术进行了一些探讨，以期能够为相关工作提供一些参考。

1 煤矿巷道支护工艺技术的介绍

在介绍煤矿巷道支护工艺技术实用型时，主要应当采用多类相异的形式从而在实质上的支护结构能够得到有效的完善。而在煤矿巷道支护工艺的全局运用上，可利用相异视角技术发展类型多元化的特性，而对巷道下掘作业时实施系统化分析支护工艺。从全局的角度来看，多元化的支护工艺，围岩防护以及围岩固化等多种技术均可有效地加以利用。而煤矿巷道围岩的支护工艺又称之为被动性的支护工艺，其中棚式钢支架具备很强的支护作用，其能很大程度的阻碍或者减缓巷道内壁与围岩在遇到各种突发情况发生变形得危害。

2 煤矿巷道支护的重要意义

现阶段的国民生活水准以提升到了新的高度，对于平日的生活与生产来说，煤炭资源是不可或缺的。而煤炭作为冬季取暖与工业生产主要原材料，其价值也是至关重的。在煤炭开采的过程中，相应的巷道是必不可缺的，而巷道应配有全套的安全控制方案，以此来减少与避免煤炭开采中的事故发生。对于国民能源支撑性的产业煤炭产业，就现阶段宏观经济的发展来讲已经带来了根本性的保障。而煤炭的开采也能够获取大规模的经济效益，如若在此过程中，基础性的安全管理未能得到重视，就会造成矿难持续的发生，继而带来人员伤亡与财产损失的危害。从中不难看出，想要控制矿难的首要任务应当是建立起行之有效的矿井安全防控系统，从而来进一步减少与避免井下事故的出现，以此来提高安全防护性。所以说，煤矿开采行业，首当其冲的任务是依据因地制宜的思想来装配巷道支护，进一步来防护采矿事故带来的危害。

3 国外煤矿巷道支护技术的发展现状研究

海外煤矿的生产在进行高效化的掘进技术研发的同时，将重点发展的对象定位在掘锚一体化的技术上，这一项技术在海外众多产煤国家都得到了广泛的应用，例如德国，澳大利亚又或者美国等国。此类技术为了得到更大范围的运用，就需要对锚杆钻车的交叉换位与采煤机的效果进行改善。这样的掘进技术才能说是真正意义上的一次技术革新。而锚杆钻机与连续采煤机二者有机的相结合的实现，才能真正意义的说是掘锚一体化的采煤技术，从而有效高速的提高产煤效率。目前，在海外煤矿支护技术已经得到了普遍的运用。欧美等发达国家早已运用了最新的工艺使得煤矿巷道支护技术得到了优化，这才能实现目前最佳的支护效果。煤矿掘进作业进行时，其最主要的工艺技术有两种，分为支护技术与掘进技术。而煤矿下面的地质环境的复杂性，与作业环境的艰难也应得到重视。为此，在开展整体支护工作时，对巷道实施掘、装、运、支等类型工作的自动化作业就尤为重要了。所以我国就需要尽早的研制出符合我国煤层的掘进联合机组的自动化术，进而完善对顶板的支护工作。

4 煤矿巷道支护难题与相关对策分析

4.1 高应力巷道支护难题与相关对策

围岩应力与围岩强度，是在煤矿开采当中对煤矿巷道造成破坏的诸多影响因素中的相对重要的两个因素。如果出现围岩强度小于围岩应力的情况，极易导致巷道围岩出现围岩不稳定的现象，从而导致巷道结构稳定性遭到破坏，为此，高应力的巷道出现巷道的坍塌几率会大幅度增加。

而对于出现高应力的巷道防止围岩遭到破坏的控制，主要可以从以下几方面着手，从而尽最大限度的降低围岩应力。首要的是沿空巷道的科学部署与合理设计，尽可能的在基础地质条件良好的位置区域进行航道的开凿。再加以通过人为施工结合巷道地质的结构，对航道围岩进行人为减压。又或者可以采取工字钢，U型钢等结构对巷道直接支护，来起到强化巷道围岩表面的稳固性，以达到抵抗巷道内部应力导致的变形问题。除此之外，围岩支护的加固还可以合理的利用锚杆、锚素、混凝土注浆等支护手段来起到增强围岩抗应力与承载能力，从而最大限度地降低巷道变形的危害。

4.2 软岩巷道支护难题与相关对策

巷道支护中软岩巷道的支护极为困难，其主要特性为巷道变形的速度快，变形时间持续的长久，需要多次的进行从新支护。软岩巷道大致又可分为四大类型：低强度软岩，膨胀性软岩，破碎性软岩，高应力软岩。软岩巷道变形主要表现出以下几点特性：完成变形的时间短，从巷道开挖到完成，支护工作还未来得及进行断面就已经出现了明显的减小；巷道围岩松动圈偏移的幅度比较大，导致传统的支护方式失效；巷道围岩对周围条件反应比较敏感，例如遇水泥化遇风砂化等诸多情况。

煤矿开采期间，煤矿巷道支护技术运用的同时，软岩巷道的支护的工作也需要强化，即对软岩巷进行二次支护，通过二次支护起到对第一次支护增强柔性同时保证支护体的强度。与此同时，合理促进围岩变形，从而释放一部分应力，最终起到提升围岩稳固性与安全性。防止软岩巷道脆弱区的扩大，可以使用加强软岩巷道支护的方法。软岩巷道围岩可以使用锚梁加固的方法，对提升围岩的约束力效果也是显著的。

4.3 冲击地压巷道支护难题及相关对策

冲击地压巷道的来压特征表现有几点：首先是冲击地压剧烈性来压，此种表现通常会有明显动力特征伴随，几十米的巷道顷刻间就可摧毁，并伴有煤岩体大量的被抛出，使得巷道断面遭到堵塞坍塌。另外表现在预兆与预见方面，通常突发性强压来临时没有明显的特征，绝大多数是突发性来袭，支护措施难以及时就位安装。与此同时冲击地压来压的破坏性极强，当冲击地压产生时，同时释放巨量的冲击能量，从而导致巷道坍塌，设备损毁，人员的伤亡也会时常发生。

本着遵循“高强度、强让压、整体性”的理念来进行冲击压巷道支护设计。在进行设计的同时有以下几个原则问题需要坚守；由于冲击地压发生的期间都是比较剧烈的，在支护时首先选择具有较高的强度与刚度的支护来进行支护；冲击地压结束后巷道会有比较大的变形表现，此时可采取柔性支护，而柔性支护必须具备足够的可缩量，用以增强其吸收冲击能的能力，同时需要与围岩的大变形相匹配；而冲击矿压发生时会产生强烈的冲击力，此作用力在作用到岩体时会使岩体蹦出，从而支护结构在选择上需选择稳定性较好的支护结构，以保证巷道在剧烈变化时不会有失稳的情况发生；冲击矿压一般发生在巷道薄弱处，为此冲击地压巷道支护必须采取全断面等强支护，以保证支护构件之间、支护体之间、支护体与围岩之间要达到耦合的效果，从而形成一个各单位独立且统一的支护整体。