浅谈煤矿开采大断面巷道支护技术应用

张能旺

(山西汾西矿业(集团)有限责任公司曙光煤矿，山西 孝义 032300)

引言

厚煤层大断面软岩巷道顶底板岩层力学强度低，围岩破碎程度高，巷道变形剧烈，使得此条件下巷道围岩支护技术要求更加严格。西山煤电屯兰煤矿工作面回采巷道断面大，围岩强度低，面临软岩支护难题，原有支护设计方案难以有效控制巷道围岩变形程度。

1 大断面煤巷围岩变形特点

断面两侧均为煤矿，管道内壁硬度低，高度大，对于施工保护有很高的难度，主要是还会有管道开采和挖掘的影响，管道内部松动和变化都很大，这就会导致内部通道产生以下变化：(1)围岩周围松动，固定点产生松动，导致锚杆的固定无法保证。(2)周围岩石壁变形程度严重，木板距离顶层距离为4厘米和6厘米之间，一般的锚杆不能达到这个高度，要依靠绳索来进行辅助，帮助加固。(3)管道内部岩石变形，会对煤矿通道造成影响，特别是地势、交错位置等地方都会容易出现问题。所以我们常选择10米左右的位置来设置冒顶，高度高于通道两倍，宽度要尽可能小于。

2 影响巷道安全快速掘进的因素

(1)顶部通道破碎状况严重，要按照煤矿底层前进，距离顶部还有8米高度，在开采过程中，会出现煤矿分层、裂缝滋生、板材破碎的状况，特别是对于断层严重的煤矿，会产生更大的影响。在开采中没有正确的实施保护方式，就会出现坍塌的危害，会大大削弱开采的进度，延长工期。(2)通道上层压力过大会导致顶部分层，顶部压力过大会出现弯曲的状况，就会导致煤矿分层，会使得最后通道的宽度变得极宽，将通道变形速度加快，进而出现坍塌的状况，直接影响进度，并且还会对工作人员产生生命危险。(3)采空区的压力支撑点位于采空区周围的通道，在开采的过程中，由于采空区压力的支撑，就会对通道上层产生破坏，将压力增大，导致煤矿变得更加的疏松，会使得周围保护装置难以继续维持，导致通道的安全性能无法保障，会大大的削弱通道的安全性。

3 厚煤层大断面巷道支护技术措施

3.1 采用机械化作业线使用机械化方式进行开采，可以选择最新型的开采机器进行挖掘，新引进的设备主要对材质过软或者半煤矿的地形进行开采，运输，挖掘，做一系列的运输工作。运输机器以及锚杆保护装置的工作主要是，辅助煤矿通道有更好的安全性能，帮助将煤矿顺利运出。负责运输的主要是防爆的柴油机汽，这种车更适用于对于煤矿易燃易爆的环境进行运输，防止出现故障。通过无轨液压进行运输，方便工作人员操作，并且运输起来更加的便捷迅速，能够循环利用，工作效率高，符合煤矿地下复杂的情况，对于坡度过高的地形，也可以顺利的进行爬行。在工作中如遇到阻碍，还会进行刹车，有更好的稳定性。车的结构主要是依靠钢铁焊接，有很强的稳定性，可以更好的承载多样的煤矿，在装卸中有更快的工作效率。使用这样的运输装置可以更快的进行运输，方便了人们工作，增强了工作效率，减少了资金的投入。帮助人们解决了运输困难，可以更快的进行煤矿的挖掘，也保护了人们的生命安全。

3.2 巷道宽度对围岩稳定性的影响通过对煤矿内部结构的位置进行分析，对于区域的划分。规定通道的宽度为4米，此时顶部最大沉降高度为27.5厘米，左右位移为5厘米。在顶层最容易出现弯曲状况的是顶板，是因为顶层的顶板为疏松的煤矿，发展状态不稳定，再进行开采后容易出现疏松的状况，会对周围的煤矿岩壁造成危害。另外周围两边形成了重大的压力，进而加快了变形状态，周围两侧对于岩石壁的压力以及支撑力会对形状进行改变，最后变成菱形。当周围宽度达到5米，上顶板下降长度为31厘米，周围两侧宽度最大达到5厘米，此时已经不会再进行任何的变化，所有变化已经达到最大值。此时沉降状态最明显，且周围的变化已经达到最大值，无法进行更深的挖掘，从多种数据分析可以知道，伴随着通道宽度的增加，上顶板高度沉降也在发生变化。

3.3 优化巷道支护参数减少支架保护的时间，检验时长。根据相关研究表示，为了更好的进行周围岩石壁的保护，可以选用强度过高的锚杆进行维护。例如，现在最适合使用鸟窝锚索进行保护。具体数据如下，第1种类型为：长为12米，直径为1.524厘米。两锚索间距为200厘米×100厘米，选择的底层托盘为30厘米×30厘米×1厘米的圆形托盘。顶部选择的间距为每一排三根，每一根间距一米。当压力逐渐降低后，可以改变锚索保护措施的尺寸长度。改变后的类型为：顶部选择高强度的锚杆，直径为两厘米，长度为240厘米。锚杆选择高强度的应力，将过去间距全部调整增大200厘米。底部托盘全部换为15厘米×15厘米×0.8厘米，对于钢带的托盘调整为30cm×30cm×0.375cm。

3.4 锚杆间距对预应力场的影响

当锚杆之间的距离逐渐减小后，可以将相互的应力叠合在一起，连成统一，这样可以更大的增强锚杆的压力，这样能将锚网变成一个更好的保护装置，将预期的理想状态发挥到极致，更好的扩大了保护范围。当距离逐渐增大后，可以将应力逐渐开始分布，使其每根锚杆应力相等，形成一个相对独立的个体。但是这时的锚网就不能更好的作为保护装置存在，无法保护工人的生命安全。根据相关研究表明，当锚杆之间的距离达到75cm时，这时的锚杆之间最大的压力为3.8×104pa；当之间距离逐渐增大为1.1米时，那么两锚杆之间的距离就会进行减小，直到1.8×104pa。根据这些数据，我们可以得知，当增大锚杆之间的间距会导致周围岩石壁处于疏松状态，这时就会出现坍塌的事故，会对管道内部造成破坏。

3.5 现场矿压监测

5-101煤矿产业在运输中会使用上述所阐述的保护装置，在对煤矿进行开采的过程中，周围岩石壁有更好的稳固性，没有发现任何方向位移改变。在之后的定期测查中也没有出现更明显的差别，根据长时间的侧零将测量结果进行总结整理。我们可以看到在距离100米工作点处会出现较明显的位移变动，产生较大的下沉量。那么根据这样的数据，可以得到在开采过程中会出现一部分位移变化，但这样的位移变化不影响人们的正常工作，所以要想更好地保护煤矿内部岩石壁稳固性，就只有采用锚杆保护最为有效。

结束语

随着巷道宽度的增加，巷道围岩塑性区范围不断扩大，巷道两帮的移近量变化缓慢，但顶板沉降明显增大，最大变形出现在厚煤层顶板中部位置，巷道宽度变化对顶板稳定性影响较大。对于厚顶煤大断面巷道，通过采取高预应力锚杆索支护方式并适当提高顶板支护密度，可以对浅部围岩施加更大压应力，更好的实现预应力扩散，控制顶板沉降，保持锚固区围岩稳定性。