煤矿井下掘进中巷道支护技术的应用探索

2021-01-26王春霖

山西冶金 2021年6期

王春霖

（山西煤炭运销集团蒲县昊兴塬煤业有限公司，山西临汾 041000）

随着社会的不断发展，煤矿企业在诸多方面都获得了明显进步，尤其是煤矿井下掘进中的巷道支护技术，在煤炭挖掘中已经得到了广泛应用。虽然支护技术的运用能够为煤矿井下生产的安全性提供保障，但是日渐复杂的地质条件以及恶劣的施工环境，对支护技术在煤矿中的应用产生了不利影响。当前，受到各种内外因素（煤层埋藏深度、煤质情况以及含水情况等煤矿巷道赋存地质条件）的影响，煤矿生产效率明显下降。此外，矿井各个巷道的围岩稳定性存在较大差异，导致巷道掘进环节存在很大安全隐患，这也是出现矿井事故的主要原因之一。而支护技术对煤矿安全生产至关重要，其不仅能够保证地下采矿的安全性，还可以提升采矿效率，提高煤炭产量。因此，对煤矿井下掘进中巷道支护技术的应用进行探索分析十分有必要。

1 煤矿井下掘进巷道支护类型概述

1.1 架棚支护

架棚支护多应用于半圆拱形、椭圆形、圆形巷道的支护中，其包含U型钢棚和工字钢棚两种。众所周知，煤矿井下环境十分恶劣，要想保证支护结构的稳定性和坚固度，在筛选支护型钢时一定要注重其抗拉能力、抗剪切能力、抗压能力等性能，使其能够充分满足相关标准需求[1]。井下巷道顶板支架主要承受来自横向与纵向的荷载力，因此，可采用支护型钢来承受此横向与纵向的荷载力，且应与巷道支架的载荷相接近。但需要注意的是，支护型钢几何形状一旦产生变动，那么支架的伸缩能力就会受影响。因此，在滑移和锁紧操作时，一定要全面考虑支护型钢滑移的平稳度和接触面的实际面积。支护型钢的受力状态一定要处于最佳状态，这样才能将其功能用途全面发挥出来。

1.2 预留煤柱

预留煤柱属于传统巷道顶板支护技术，在巷道掘进时，一般分为上区段和下区段，即运输平巷和回风平巷。对巷道顶板进行支护时，需要将上下两个区段的煤柱进行预留，使其作为巷道的支撑，进而加强巷道的安全性。预留煤柱操作简便快捷，同时对巷道的排水系统、通风系统也有一定的优化作用。但是，该支护工艺的成本相对较高，且会在掘进中对煤柱造成危害，从而加大巷道维护工作的难度。此外，在采煤时，煤柱所受到的支撑荷载还会直接传送至巷道底部，对周边巷道带来影响，进而影响井下采煤工作的安全性，并对相关工作人员的生命健康带来严重威胁。

1.3 架设可缩性支架支护

可缩性支架的承载特点和回采巷道围岩变形特点类似，在刚开始安装该支架时，其承载性能较差，距离回采工作面越近，围岩压力就越大，支架收缩量、承载性能都会随之增加，能对巷道围岩变形、受损起到有效控制作用。但在对可缩性支架进行运用时，会受到诸如支架连接配件、支架结构等多种因素的影响；在对可缩性支架的承载能力极限值，即其能够承担的最大荷载力进行判定时，应当对其自身是否出现了塑性变化进行详细观察。一般情况下，支架真实承载能力和极限承载能力存在差值，也可以通过对比差值大小对支架现状进行明确，差值小说明支架自身情况较好，差值大，则表明支架自身情况较差。因此，如果可缩性支架实际荷载力和计算得出的极限荷载力数值十分接近或者一致，就可说明可缩性支架当前的情况良好。

2 煤矿井下掘进中巷道支护技术的实际应用

为保证煤矿井下巷道施工的安全稳定，一定要对掘进支护技术进行慎重选择，尽量选取工作效率高、安全性高、稳定性高的支护技术，并对施工中每个细节、工艺要点进行全面掌握，从根源上减少质量隐患和安全隐患，为煤矿开采的施工环境提供安全保障。

2.1 分析岩石性质，做好准备工作

首先，应当对岩石性质进行分析研究，做好充足的施工准备工作。在煤矿井下巷道掘进工作中，施工人员一定要对岩石性质进行深入探究，并以此为根据对支护规划方案予以改善优化[2]。施工单位也要和勘测单位建立友好合作关系，根据勘测企业专业人士对该区域岩石性质、成分、结构进行勘测得到的准确、科学的探测结果，出具岩石性质调查报告。煤矿施工人员可结合该报告采取最为合适的支护方法，同时对存在的风险及可能发生的危险予以充分考虑，并采取一定措施对其进行规避，为巷道掘进支护的安全提供有力保障。施工人员在选择巷道支护技术时，要结合巷道实际情况，这样才能确保支护结构的承载性能。此外，设计人员还应当进入现场开展实地勘察，采集有价值的信息，并参考该信息编制巷道掘进施工设计方案，确定支护技术和支护结构。不管选择哪种支护技术，一定要保证巷道外表光滑、平整，并应用光面爆破、锚喷等技术予以辅助。

2.2 锚杆支护技术

在煤矿井下掘进中，较为常见的巷道支护技术之一就是锚杆支护技术，该技术适用于软岩巷道的支护中。运用此支护技术可有效优化巷道结构，并提高煤炭生产效率和企业经济效益。锚杆支护技术主要运用锚杆托板、锚固剂对巷道进行安全支护。其中锚杆是该技术中不可或缺的重要构件，在实际施工过程中，施工人员应当使用扭矩螺母来使巷道表面和锚杆托板之间相互挤压，以改善围岩的应力状态，从而避免围岩开裂。在煤矿井下巷道掘进支护之前，施工人员一定要对软岩成分及其性质进行充分了解，以使支护方案更加完善且更易操作。通过利用锚杆支护技术能够显著提升巷道掘进量，保证煤矿巷道施工安全。此外，在掘进工作中，一定要掌握巷道实际情况，并对其相关参数信息进行采集，因巷道参数常处于动态变化中，所以相关施工人员一定要定时对巷道具体情况进行勘察，以提高巷道掘进质量和支护水平。

2.3 锚网索支护技术

在煤矿井下掘进中应用锚网索支护技术，可有效控制锚杆和非锚固岩层的变形问题，同时也能够为已经破碎的岩体提供强力支撑，由此可见，锚网索支护技术能够对支护难、地压大等问题进行妥善解决。此外，应用该技术还可以显著降低瓦斯积聚量，减小巷道受破坏及出现危险事故的几率。

2.4 将支护体和围岩进行有机结合

与其他支护技术相比较，对较薄弱巷道采取支护体和围岩有机结合的技术最为有效。运用该技术可全面发挥围岩自身的优势和性能，在此过程中，围岩支护能力与支护体受力呈反比，即围岩支护能力小，支护体受力就大。

该支护技术的操作流程为：等到完成巷道开挖工作之后，施工人员需要对巷道围岩开展锚网支护操作，然后通过详细观察巷道底板对顶、帮围岩变化情况，设置好支护的最佳时间点，如果围岩变形量有所增加，那么应当及时运用预应力锚索对其进行补强支护，借此提高围岩的综合支护质量[3]。应用支护体和围岩有机结合的支护方法，可以将围岩的自身承载能力充分发挥出来，同时也能够反映出刚性锚杆支护的真实性能。

但需要注意的是，对煤矿井下巷道进行首次掘进时，很容易出现巷道位移、变形等问题，对此，在选择支护技术时，应尽量采用初具柔性、后具刚性的巷道掘进支护结构。