煤矿掘进巷道支护设计分析

（山西凌志达煤业有限公司 山西 046600）

在矿井内，由于施工难度比较大，施工环境比较复杂，所以巷道在掘进的过程中受到多方面因素的影响，比如说地质构造的影响、采动压力的影响等等，施工巷道的顶板经常会出现破碎等一些不良的现象，对施工造成一些严重的影响，使得施工的难度不断的增加。如果说煤矿设计部门在进行巷道设计的过程当中，没有选择合适的方式，也没有参考合理的数据，那么很容易在施工的过程当中造成严重的安全事故。支护设计在一般情况下，需要选择合适的支护参数，工艺以及合理施工方式，为了确保煤矿掘进巷道安全的进行施工，要提高巷道顶板支护工作的质量水平，对在施工过程当中出现的支护问题进行分析研究，并且采取有效的措施解决这些问题。

1.煤矿掘进巷道支护参数分析

(1)断面形状选择

煤矿巷道的形态存在着很大的差异，我国采取的形态方式，一般情况下是矩形的形态巷道、梯形的形态巷道、拱形的形态巷道。这些巷道在形态上存在着较大的差异。但是从具体的使用角度来看，他们都存在着一定的缺点，但是同时也有一定的优点。如果在具体的施工工作当中，施工巷道顶板的压力在不断加大的情况下，那么和使用拱形的巷道形态进行对比，矩形或者是梯形相对来说，具有更加有效的承压能力。但是很显然，拱形巷道顶板非常容易出现破碎的现象，并且维护工作时间也比较长，面对的困难挑战也比较多，巷道施工技术难度比较大，需要完成的施工工作也非常繁琐，对采掘工作开展有较大的影响。因此，在具体开展工作的过程中，巷道在进行设计施工时，应该根据实际的情况，比如说存在的顶板的压力，复杂的巷道构造，采动压力等多方面的因素综合来进行考虑，选择更加适合的巷道形态，进行有效的支护方法，只有这样才能进一步提高巷道掘进工作的效率，同时保证安全施工。巷道的设计图如图1。

图1

(2)支护时间选择

巷道掘进工作完全完成后易受到破坏，主要是各种不同的应力所产生的破坏作用，巷道的围岩呈现出来塑性的状态，同时巷道围岩还受到不同方向所产生的应力作用影响，因此非常容易出现变形的状况或是顶板破碎现象，以及顶板下沉，断裂等等，这些现象在巷道中所产生的切向应力造成重大影响，而径向应力相对来说比较小。因此，在巷道的掘进工作完成后，一旦出现了应力压力影响的高峰时期，必须要加强施工巷道进行维护，在恰当的时间内采取合理有效的措施进行支护，才能够确保在高峰时期降低巷道所承受的压力，减少对于施工巷道呈现出来的破坏程度，有效的提高巷道所具备的安全稳定作用。

(3)巷道支护参数选择

巷道掘进施工过程中，要选择合理科学的施工参数和工艺方法，这有利于提高巷道掘进工作的最终效果，有利于提高巷道围岩的稳定性。一般情况下，支护的参数应该和巷道的实际状况相符合，确保合理的支护参数，能够满足相当量通风的需求以及变形速率，还有经济效益方面的需求。图2是具体的支护设计情景。

图2

2.煤矿掘进巷道支护方式分类以及使用条件分析

(1)棚式支护方式

所谓的棚式的支护方式，主要指的是在上个世纪90年代形成的，根据不同的结构材料以及不同的棚式支护，可以划分为混凝土结构棚式支护，以及钢筋混凝土钢架结构棚式支护，包括金属支架结构棚式支护。当前我国煤矿的技术水平在应用的过程当中也得到了发展和进步。传统的混凝土结构和钢筋混凝土结构棚式支护已经不符合当前时代需求，逐渐被淘汰，而金属的支架结构本身就具有一定的刚性和韧性，操作起来相对简单，架设的过程也较方便，在煤矿当中都得到了广泛的应用。但是金属支架结构棚式支护成本最终耗费的资金费用较高，并且在一些特殊的地段，比如大倾角斜井，或者是一些地质条件比较复杂的地区应用显示出来的最终的效果相对不明显。

(2)注浆加固方式

在破碎的煤层开拓巷道，注浆支护应用的范围相对来说较广泛，注浆的支护施工主要利用高压注浆泵对施工的超前注浆钻孔注射凝固液，从而确保巷道周边存在的破碎的围岩胶结力度，采取这一措施主要的原因就在于可以打破原岩应力的岩石重新进行应力方面的分布，从而可以使得原岩的应力可以达到分布平衡的效果，采用注浆支护的方式，还可以有效的提高围岩所具备的具体的承载的能力，最终能够起到很好的支护效果。

(3)复合支护方式

所谓的复合支护方式，主要指的是在具体的施工过程中，需要采用两种或两种以上支护方式，联合起来对围岩进行支护施工。目前在煤矿施工的过程中，最常见的复合支护方式，有锚杆加上锚索吊棚联合支护的方式，还有锚杆和锚索加上钢棚的联合支护方式等。联合支护方式可以使支护的效果得到有效的提高，与此同时更加可以实现不同支护方式彼此之间优势互补。但是因为在具体的施工过程当中开展复合支护的费用耗材较高，资金利用率也比较小，劳动强度相对来说比较大，并且不同的支护方式还存在一定的匹配问题，因此巷道在进行掘进施工期间，应该根据实际工作情况，选择合理的复合支护方式，确保所使用的复合支护方式真正的起到作用，达到最初设计及预期效果。

3.煤矿巷道掘进存在的问题以及对策措施

煤矿巷道支护问题，在当前煤矿生产过程当中是一个至关重要的环节，也是比较突出的问题，并且解决这一问题的难度较大，掘进巷道施工难度也在不断地加大，巷道掘进支护的问题在具体的施工工程中，主要表现在以下几个方面：第一，巷道围岩的表面所展现出来的胶结力度比较差，容易受到施工扰动压力，以及构造应力的影响，最终导致巷道的周边容易出现变形，或者是破碎等现象；第二，围岩的应力和变形也容易导致软岩巷道受到不同程度的破坏。因此，在具体的软岩巷道掘进的过程当中，需要采用复合支护工艺措施，因为单一的支护措施根本无法满足煤矿安全生产需求，一定要根据实际的情况来选择合理科学有效的支护方法措施和施工工艺。

对于掘进的巷道进行有效的应力方面的控制，那么必须要做到对外部应力以及内部的应力重新进行分布，同时还需要采取有针对性的措施对巷道的应力进行重新优化。通过科学合理有效的应用措施，从而设计掘进巷道具体形态性状包括存在的断面的规格，对于巷道围岩的应力状态也需要及时的展开优化布局，目的是可以通过这种方式及时的控制巷道围岩存在的变形状况以及应力分布的状况。对掘进巷道支护存在的问题进行优化改进的过程中，同时对于煤矿矿山地质结构数据信息合理的分析判断提出具体的施工方式方法，根据分析结果选择更加合理的巷道支护的方式。在掘进巷道的工作过程中，针对其中存在的一些薄弱环节，应该进一步的加强支护施工力度，进一步加强巷道围岩表面所产生的约束力度，尽量的避免破碎带向纵深的方向发展，提高围岩承载的能力，与此同时，尽量减少对周边围岩的破坏程度，保障围岩周边以及围岩的整体都具有较强的稳定性，尽量使周边的岩层更加平滑，避免出现应力过度集中的现象，科学合理的使用复合巷道支护方式，增强掘进巷道的支护强度，防止掘进巷道支护工作出现过度变形现象。

4.结束语

随着当前我国煤矿产业的不断发展，以及对煤炭产量需要的不断增加，煤矿生产也在不断的拓展和延伸，巷道在掘进的过程中面对更加复杂的地质条件，围岩受到了外部压力的影响，出现变形或者是破碎的现象，不仅使巷道围岩的掘进效率降低，而且还会影响煤矿企业安全生产。因此在生产工作中，要采取科学有效的支护工艺和施工措施，选择科学的支护参数，及时发现存在的问题，采取更加合理有效的施工措施，才能达到巷道围岩支护时预期效果，避免因支护工作不合理而出现煤矿企业安全隐患。