关于煤矿软岩巷道掘进施工及支护技术的应用研究

邹德昕 程显伍 林齐东

摘 要： 文章分析目前我国采煤行业的发展现状和技术应用形势，简单介绍常用的巷道掘进方式之后，针对煤矿软岩巷道分析其巷道掘进施工要点和支护作业难点，提出了针对软岩巷道的有效掘进技术和支护技术，以供参考。

关键词： 煤矿;软岩巷道掘进施工;支护

【中图分类号】TD263.3 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.125

1 引言

目前我国采煤行业中常用的采煤方式是井工开采，此种开采方式的技术工艺较为复杂，对开采技术和设备的要求较高。在应用此开采方式时，容易由于开采方式不当而严重损坏地质结构与水文条件，还会对井下作业人员的生命安全健康造成危害。据相关部门统计可知，井下开采作业中常见的事故类型就是顶板灾害，则主要由于所用开采方案不合理、开采技术应用不成熟和措施不到位等原因引起的，尤其是在采空面积逐渐增加的开采过程中，煤层不再对顶板起到支撑作用，在持续开采作业并施加矿压时就会造成工作面和巷道的变形。而此时如果没有采取支护措施或者支护不到位，就会引发顶板岩层的劈坏或者大面积冒落问题，导致工作面安全事故概率的增加。为此就需要合理应用软岩巷道掘进施工和支护技术来保障煤矿开采作业安全。

2 巷道掘进方式分析

目前常用的巷道掘进方式主要有以下几种：首先是综合机械化掘进方式。此种掘进方式最为常用，但是此种方式比较复杂且持续时间长，需要同时使用连续采煤机、悬臂式掘进机以及锚杆机等，其中第一种的应用概率最高，而且成本较低。其次是掘锚一体化掘进方式。此状方法目前比较常用，此种掘进方法依靠锚杆支护技术开展，保证煤矿巷道掘进和支护的稳定开展。最后是连续采煤机与独立锚杆配套掘进方式。采煤机是掘进作业中的常用设备，在开展支护作业时也可以利用锚杆钻车的作用发挥作用。但是由于巷道的预算成本较高，检测维修工作开展时容易由于检修难度大而增加费用。因此可以配合使用悬臂式掘进机和人工锚杆钻机掘进方式。

3 巷道掘进施工要点及支护难点

在软岩巷道掘进施工中需要针对掘进和支护难点控制好以下掘进施工要点：一是要精确把握施工时间。由于巷道掘进施工中的难点就是软岩具有强度低和岩层不稳定性、围岩应力高等特点，这就需要在制定施工方案时要充分考虑和把握围岩短暂的自稳时间，针对上述施工难点要做好对施工时间的严格把握和控制。二是设计合理的巷道掘进路线。在软岩巷道掘进支护施工中，巷道位置比较关键，需要通过合理设计巷道掘進路线来规避高应力区和低强度区域。这就需要详细勘察围岩类型和岩性分布情况，在计算和确认巷道受到的应力大小和方向时要结合软岩分布位置和矿井地质特性来推算，优化巷道位置。三是确保支护断面的合理性。通过对支护断面的合理确定，可以有效规避巷道支护结构强度不足而对企业开掘进度造成影响的问题。这就需要合理分析和确定岩层受力情况以及巷道断面尺寸，选择具有椭圆形或者马蹄形的直墙半圆拱断图。四是对软弱的围岩进行稳定加固。针对目前软岩强度较低的现象，需要采取对软弱围岩进行稳定加固的方式，也就是通过锚杆加注浆的方式来提升围岩强度和巷道支护质量。五是在软岩巷道支护作业中受到岩层表面完整性的影响，为了保证良好的岩层表面完整性，需要改变围岩破碎松软的状态，也就是应用速喷水泥浆和提高锚杆预紧力等方式实现围岩支护表里和支护强度的提升，保护巷道的安全性与稳固性。同时对支护机构进行合理设计，不仅要充分考虑围岩特性，还要在适当时候对支护结构卸压、做好岩层加护工作。

煤矿软岩巷道掘进支护主要受到地下岩层的构造特点和地质特性的制约，比如地下岩层的强度较低，在开采作业中容易出现破碎现状就会严重影响开采作业中的巷道稳定性。尤其是比较常见的软岩类型的煤岩，其强度较低且存在节理发育特点，在受到外力因素时会引发变形破碎现象，增加了掘进支护作业难度。此外，针对处于高围岩应力作用的软岩，在持续开展掘进作业过程中会由于应力集中的存在而导致围岩稳定性的降低。同时地下岩层中存在较多的黏土矿物质，其吸水性比较强，一旦遇水则会出现膨胀松散现象，这就需要在掘进作业中做好防水工作，避免出现上述现象而引发坍塌事故。

4 巷道掘进施工及支护技术的应用

由于目前在软岩巷道掘进施工时常用机械作业方式，此掘进方式的应用有助于降低人工劳动强度并提升工作效率，同时也减少巷道掘进建设耗时。为了发挥此作业方式的优势，需要根据现场施工设备在掘进之前对掘进路线和围岩特征进行综合分析，以此分析结果来选择最佳掘进方式和设备。目前比较常用的掘进方式主要有综掘机掘进和钻爆法掘进两种，需要结合现场实际情况来选择最佳的掘进技术方式。

针对软岩巷道来说，在开展掘进作业时通常还要开展初次支护、二次支护以及底板支护管理等支护工作，其主要目的是提升围岩强度和承载能力，从而保证支护结构的稳固性和巷道的规整性。目前针对煤矿软岩巷道常用的支护作业方式主要有锚杆联合支护技术以及锚网喷支护技术两种。前者的应用主要是利用喷浆的作用对巷道围岩起到封闭的作用，从而可以降低围岩变形的概率。同时配合锚杆的安装以及对其进行注浆加固，可以改变围岩结构，实现其自承能力和抗压强度的提升。后者所起到的作用同前者相同，也是提升围岩稳定性和自承能力，同时还起到保护围岩完整性以及提升其紧密性、柔性等作用。因此，在实际的巷道作业中需要结合巷道岩层的结构特性对支护方式进行合理选择，这也使得不同巷道分段所用支护体系有所不同。

5 结语

在软岩巷道掘进作业中容易出现顶板灾害而威胁作业人员的生命安全和煤矿安全生产，这就需要分析造成巷道掘进和支护作业时各种灾害的原因，针对软岩巷道掘进和支护难点，需要合理选择掘进和支护技术并控制好相应的技术要点，合理规划掘进路线，切实保证煤矿作业人员安全。

参考文献

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