三软煤层巷道围岩变形机理及支护优化——评《巷道支护》

书名：《巷道支护》

作者：石树理，王修峰

出版社：中国劳动社会保障出版社

ISBN：978-7-5167-0431-8

出版时间：2013 年8 月

定价：18 元

在煤矿开采与加工领域中，地质软岩孔隙度大、强度低、结构松散，是影响矿采安全和生产效率的重难点问题之一，其中三软煤层在煤矿开采中指的是软的顶板岩层、主采煤层以及煤层底板岩层，其岩层脆弱、结构复杂，对煤矿开采工作造成了较大阻碍。为了提高围岩的稳定性与矿采安全，我国煤矿企业通常会采用巷道支护的方式来保障矿井巷道畅通与围岩稳定，由于矿井下地质结构复杂、围岩变化性大，巷道支护应当不断优化，以达到降低失修率、提高安全保障的作用。笔者将以《巷道支护》一书作为理论参考，深入分析与研究三软煤层巷道围岩的变形机理与巷道支护特点，并进一步探索巷道支护技术优化，为我国三软煤层巷道支护发展提供部分理论依据。

石树理、王修峰主编，中国劳动社会保障出版社2013 年出版的《巷道支护》属于高等职业技术院校煤矿技术类专业的课程教材，全书共六章，重点介绍了棚式支护、锚喷支护、锚索支护、砌碹支护等支护技术的主要内容及实践工艺，同时阐述了特殊条件下的巷道支护应用以及巷道的维护与维修问题。相较其他煤矿专业教材而言，该书具有以下突出特点：一是知识结构完整、专业性强，有助于提高学生的专业知识及职业技能；二是涉及一些新技术、新知识以及实践经验，具有明显的先进性和实践性；三是教材内容编排合理，基于学生的认知规律和理论科学依据编写而成，通过图文结合的编写形式，使书本理论内容简单直观、通俗易懂，有助于学生奠定一定的矿采巷道支护技术基础。

三软煤层巷道围岩变形机理

三软煤层巷道主要受到环向的非对称压力，并且自身的抗压强度和应力水平较低，易于产生巷道围岩变形情况。三软煤层的巷道围岩变形主要存在三个阶段：首先是围岩原有裂缝的发育阶段，这一时期巷道已经受到有效支护，围岩大致保持稳定，只有部分围岩会发生一些肉眼无法观测到的运动，但是各项参数还处于正常范围，其变形可以得到有效控制。然后是围岩新生裂缝的诞生阶段，这一时期的三软煤层巷道围岩会逐渐出现明显的变形现象，虽然微弱的拉伸变形不会对巷道支护结构造成严重破坏，但是加上围岩原有的裂缝，在岩石剥蚀、自然风化以及各种应力的影响作用下可能对巷道围岩造成一定程度上的损害。最后是围岩破裂阶段，随着围岩变形量的不断扩大，巷道围岩整体的风化、剥蚀程度持续加深，部分围岩逐渐石粉化，其内部力学结构十分脆弱且极不稳定，巷道支护逐渐失去原有的作用效果，长此以往，随时都可能出现破裂危机，造成三软煤层巷道坍陷。

三软煤层巷道支护简要概述

巷道支护是针对煤矿井下开采巷道，用以支撑围岩结构和保持巷道畅通的重要辅助设备，它对于采矿工作者的生命安全、巷道结构的稳定性以及煤矿开采与建设有着至关重要的现实意义。巷道支护的主要目的是基于对巷道进行防护，以减少或缓和围岩运动，使得巷道断面稳定处于一定范围内，有效防止围岩顶层脱落，其支撑效果主要受巷道岩石特性、支架自身的力学性能、支架材质保护效果等多种因素影响。常用的支护形主要包括木支架、工字钢支架、U 型钢支架和锚杆支架，其中木支架的特点在于重量轻巧、易于加工、方便架设，但是易腐蚀、不防火、强度低，只能适用于服务时间短、断面积较小，变形在200mm 以内的巷道。工字钢支架具有一定的可伸缩性，适用于受动压影响小、围岩较稳定，变形在200-500mm 之间的巷道。U 型钢支架是一种具有可伸缩性的拱形支架，适用于服务时间长、受动压影响大、围岩不稳定，变形大于400mm 的巷道。

三软煤层巷道支护技术优化

针对三软煤层巷道支护技术的进一步优化，可以从以下几方面展开研究与探索：第一，优化支护材质。一方面应当加强对支护材料的检测，防止出现不合格材料造成严重事故，并且材料选择需要与巷道围岩的地质情况相贴合，以起到实际有效的支护作用。另一方面，可以选择一些新型的高效能材料用于巷道支护，例如粘附性高、凝结性强的碱性矿渣水泥材料，有助于提高支护承受力和支护质量。第二，优化支护结构。巷道支护可以通过锚杆、金属网等多种支护方式联合构成一种全新的巷道支护结构，进而对巷道顶板进行支护，这样不仅有利于增强巷道顶层的稳定性和支撑强度，而且可以有效降低围岩的变形量及破碎程度。第三，优化支护设备。随着现代煤矿产业的快速发展，巷道支护设备可以在高新科技手段的帮助下逐渐实现技术创新，同时严格按照巷道的实际地质结构来选择与之契合的巷道支护设备，从而有效提升巷道支护质量，增强三软煤层巷道的安全性能。