浅析巷道支护技术在煤矿井下掘进中的应用

王守业

摘 要：近年来，随着我国生产生活对煤矿需求的增加，煤矿开采的力度与强度逐步增加，我国煤矿开采进入了深部开采的常态化阶段。在煤矿的井下开采作业过程中，巷道支护是常见的作业方式。本文将进行分析，以供参考。

关键词：巷道支护;作用;设计;应用

1.前言

近年来，随着我国煤矿开采的深度逐步增加，煤矿开采中面临的安全风险因素逐步增多，尤其是深部地质地形环境的复杂性，加剧了掘进巷道布置的难度。为保证煤矿掘进巷道的稳定性与安全性，支护技术得到了普遍的应用与推广。

2巷道锚杆支护技术作用

2.1组合拱的作用

在煤矿开采过程中，矿井巷道圍岩的岩层存在各种差异，相关人员在开采作业中要重视对岩层力学性质等的分析，以保证巷道支护技术应用的科学性。有些岩层虽然破碎但是其在特定的条件下具有良好的稳定性，对这种岩层而言，组合拱技术的应用可以起到良好的支护效果。但对一些相对破碎的岩层的处理中，可以采用锚杆组合的方式，这种组合方式可以在一定的时间内形成较为稳定的岩层，避免破碎现象的加剧，保证了巷道掘进的安全。

2.2组合梁的作用

组合梁锚杆支护技术的应用范围有限，一般应用于围岩结构较为复杂的煤矿开采。在实际的应用中，主要是通过锚杆的组合，实现多层岩石的锚固，在围岩周围形成石板梁，从而提高巷道围岩的稳定性，实现巷道的加固。锚杆支护的组合梁作用，不仅可以大大提升巷道的稳定性与安全性，还可以在一定程度上减慢岩层的移动速度，提升顶板的抗压力性能，使得巷道能够具备较好的承载力。基于该种支护技术的优势，组合梁锚杆技术在我国很多煤矿都得到了应用。

2.3悬吊的作用

锚杆支护技术的应用中，最为基础的作用即是悬吊作用。近年来，随着锚杆支护技术的快速发展，其支护功能逐步完善，在煤矿巷道掘进中发挥了越来越重要的地位与作用。从锚杆支护的悬吊作用来讲，主要是在煤矿开采中提升了巷道结构的稳定性。具体的应用中，利用锚杆对巷道岩石中出现裂缝的碎石与岩石吊起，阻止这类岩石裂缝的扩展，从而延缓断层的形成。但是，从悬吊式锚杆支护的应用效果来看，其支护功能具有单一性，在处理局部围岩失稳方面可以起到良好的应用效果但是其对整体巷道的稳定性会产生不利的影响，降低了整体巷道结构的稳定性。

3.巷道支护的设计依据

当煤矿企业在地下深处开采出矿井巷道的时候，就会形成地下空间，地下空间在受到周围地层载荷力后，就会发生地层收敛，使巷道产生变形。巷道结构的稳定性受到了很多因素的影响，主要包括山体稳定、地形地质构造地下水作用等等方面。通过查阅资料分析可知，围岩受到地层应力后的破坏性是主要分为5种：脆性破裂、块体滑移、承载围岩的弯曲结构的弯曲折断、破碎岩层结构在张力及振动力作用下容易发生松动、破坏、强烈风化等破坏形式。由于开采作业过程中，开采机械与煤炭之间的相互作用影响会产生振动作用力，会对周围工作面的岩层造成不利的影响，因此很有可能产生碎裂作用。即使地下围岩的结构完整，长时间的开采作业后，也有可能形成地层裂痕，并最终造成碎块的滑落及整体的塌落。

从长期研究分析可知，在巷道开挖后应立即进行柔性支护，保障围岩的安全稳定性，提高岩层稳定性的措施有衬砌作用、喷锚支护等。针对不同的围岩形式，也有不同的处理方法，如地下煤层是坚硬的整体结构，可以采用喷射混凝土的方法，如果为层状形状放入围岩结构，通常施加锚杆提高承载力，对于深层软弱围岩地层通常使用喷射混凝土并结合锚杆钢筋网来稳定围岩。支护的主要作用是阻止围岩塑性变形的进一步扩大或一开始就阻止围岩产生塑性变形，所以支护结构支护起到控制围岩变形和加固围岩的作用。

通过对目前深层矿井巷道的支护方式调查可知，巷道内无法进行长时间的施工支护作业，如采用临时性的机械设备支护无法达到长久有效的支护效果。如果将高强混凝土结合钢板结构作为支护形式，可有效的解决刚性及柔性支护形式的结合，设计出的方案是依据现有研究资料，对地下矿井围岩受力分析而得出，具有针对性的解决现有支撑支护方案无法满足深层破碎软弱围岩的支护需要。围岩压力小于支护结构所能提供的最大支护阻力，所以支护结构的承载能力能够抵抗巷道围岩产生的变形压力，支护结构处于安全状态，巷道处于稳定状态。通过以上支护原理得出了装配式双层钢板高强混凝土复合支架的支护方案是有效的支护手段。

4.巷道支护技术的应用

4.1锚喷支护

在实际锚喷支护技术应用过程中，通过追究其主要特点在于该技术具备良好的组合性，经济性，可行性，封闭性以及适用性。而在不同的地质情况之下，所选取的支护形式根据不同状况也存在着一定差异。同时，又因为该技术所具备以上多种特性，也因此该技术往往适用于一些土质较为松散、封闭以及具备有更长使用年限等特点的巷道当中。因为在不同的地质条件之下，所使用到的锚杆支护基数不同，就会对于最终支护结果造成一定影响，而为了选取最合适的煤矿支护技术，则必须因地制宜，通过对于现场的实际地质状况以及掘进状况进行分析，从而选取最为合适的支护技术。

4.2混凝土支护技术

直接将喷射而来的混凝土制作成支架的方式对于开掘而来的巷道进行支护，就称为混凝土支护技术，而通过将该支护技术应用于巷道围岩当中，能够更进一步的增强整个围岩的强度以及稳定性，但是在该混凝土支护技术应用过程中，需要合理的布置混凝土喷射装置，因为其装置的实际布置位置，对整体支护工作的最终质量有着直接的影响，第二，在混凝土支护技术应用过程中，必须根据该技术的应用特点及应用规范，遵从有关操作流程，而完成整体作业，同时还必须保证每一个细节都落实到位，不存在任何差错，以保证最终支护质量。

4.3砌碹支护

作为一项应用时间较为长久的巷道支护技术，该支护方式指的就是通过使用砌体，从而使得该砌体相比于巷道内壁具备更高坚固性及紧密程度，通过应用该砌体，从而提供给巷道围岩以较强的稳定性。但是在该砌碹支护技术应用过程当中，可能会由于所形成的砌体没有紧密的结合巷道内壁，同时在该技术应用过程中，需要投入大量的人力、物力以及财力，具备有较大的施工强度，并需要投入更多的资金成本进入到其中，同时一旦操作流程出现错误或是时间不长就很可能会影响最终支护质量等多种因素，因此，该砌碹支护技术往往适用于一些基岩段以及明槽开挖的情况下。

4.4矿用支护型钢

通过将矿用支护型钢应用于巷道断面过程当中，能够对于巷道掘进进行良好的支撑，以提高整体围岩的稳定性。正由于矿用支护型钢具备有良好的抗压能力以及柔韧程度，因此其能够广泛的适用于各种地质条件之下。而在对煤矿当中的地下隧道进行掘进及支护过程当中，通过应用矿用支护型钢，能够使得支护体更好地承担矿石的推动力以及负载力，通过在矿用支护型钢应用之后，对于其负载力的大小以及为沿截面的实际抵抗数值大小进行分析，从而确保二者之间足够接近，使得整体支护型钢具备着更强的应用能力。

5.结束语

巷道支护技术是煤矿巷道掘进中应用最为普遍的技术，该技术具有支护效果、成本等方面的优势。但是，在支护技术的应用中，需要充分考察煤矿巷道围岩等的实际情况，进而选择最佳的支护方式，提升支护处理的效果。

参考文献

[1]胡国宏.采矿工程巷道掘进及支护技术的应用探究[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（10）：134-136.

[2]王平.煤矿掘进巷道锚杆支护技术[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（13）：227-228.