煤矿井下巷道掘进锚杆支护技术应用

＊张 伟

（山西宏宇诚铸建设工程有限公司 山西 038300）

随着我国经济的发展以及社会的进步，煤矿已经成为我国能源结构中的重要组成部分，并且对于国民经济的发展有着重要的影响。但是，由于煤矿开采环境的特殊性和复杂性，为确保开采过程中的安全，就需要采取各种措施做好锚杆支护，以此来确保煤矿开采过程中工作人员的生命安全，同时锚杆支护技术也是未来煤矿开采的关键研究方向。随着煤矿开采深度的不断加深，开采过程中面临的环境越来越复杂，在此基础上进行安全生产是非常重要的。

1.煤矿井下巷道掘进支护技术概述

在煤矿掘进巷道支护技术的应用过程中，需要从多个角度进行分析，以此来确保煤矿企业在生产过程中的安全性和效率性。现阶段，我国煤矿在开采过程中，大多采取井下作业的方式，因此就需要在井下进行巷道挖掘，以此作为之后生产的作业环境。对于井下的巷道具体环境来说，大多为煤巷、松软破碎的围岩巷、半煤岩巷环境，因此，容易发生坍塌、下沉等事故，这不仅会影响到开采作业的整体进度，甚至还会造成生命威胁，有着极大的安全隐患，因此，在井下巷道掘进过程中，就需要通过支护技术来加强保护作用，并且确保之后煤矿开采过程中周围围岩环境的安全性。对于现阶段的煤矿掘进巷道支护技术中，大多使用木头支护、砌碹支护、型钢支护等方式。相比于这些技术来说，锚杆支护技术有着安全性更高的特点，因此使用更为广泛。除此之外，支护效果也可以在很大程度上提升巷道围岩的安全性和整体性，对于部分不稳定的岩石层来说，就可以通过悬吊的方式进而形成压缩岩梁，以此来达到防止岩石层分离的效果。不仅如此，通过扩大岩石层的受力面积，还可以进一步提升周围岩石的承载能力，因此在煤矿掘进巷道中利用锚杆支护技术效果更为明显，经济效益更高。

2.掘进巷道锚杆支护技术选择及影响因素分析

(1)巷道的断面形式

相较于传统的煤矿开采来说，和现代化煤矿生产不仅在规模上存在很大区别，在资金投入上也有着不同。除此之外，传统煤矿在巷道掘进中大多是通过手工作业的方式完成，那么对巷道支护技术的要求也较低。但是，随着煤矿开采规模的不断扩大，巷道断面也会随之增加，尤其是面对现代化煤矿开采方式，大型机械设备的使用就需要更加宽阔的断面作为运输通道。当巷道断面增加之后，在之后的支护过程中也会对支护技术要求提高。相比于一些小断面而言，大断面在支护材料的选择以及施工时间上都会耗费更多的精力。因此，在进行掘进支护过程中，就需要根据实际的情况选择合适的支护技术和方式，当然，在整个过程中还需要考虑不同形状断面在选择支护方式上存在的区别。

(2)煤矿的开采深度

随着中国经济的发展以及社会的进步，煤矿开采由浅部不断深入，那么煤矿巷道的支护形式就会发生相应的变化。因此，就需要根据具体巷道围岩的应力情况具体确定开采的深度，随着开采深度的增加，那么巷道所受到的地应力也会不断增加。在这种情况下采用支护技术，在各种参数选择上也要做出相应的调整。当开采进入深部后，因为煤矿冲击倾向性的增加，所以在选择支护形式上也需要更加谨慎。在选择之前，还需要根据具体的数值模拟以及工程类比法来具体估算出支护的可行性和有效性，确保煤矿开采过程中的安全性。

(3)选择支护参数设计

①采用类比法合理选择支护参数

②支护设计验算

A.锚杆支护验算：顶板压力公式

式中：A—巷道跨度一半；f—岩石硬度系数；Y—顶板岩石平均容重。

B.锚杆长度计算：按悬吊理论计算锚杆参数

式中：L—锚杆总长；H—自然平衡拱高度；K—安全系数；L1—锚杆锚入稳定岩层的深度；L2—锚杆在巷道中的外露长度。

式中：B—巷道掘进宽度；f—岩石硬度系数。

C.锚杆间、排距计算

锚杆间、排距计算按间排距相等布置，计算公式为：

式中：a—锚杆间、排距；Q—锚杆设计锚固力；H—自然平衡拱高度；r—被悬吊岩石容重；K—安全系数。

(4)巷道围岩的完整性

在进行巷道支护的过程中，还需要重点考虑围岩的完整程度。围岩的完整性主要是指巷道周围围岩内部存在的裂纹以及垮落的具体情况。在具体工作过程中，还需要针对不同的情况进行研究。根据相关数据显示，在煤矿安全事故的发生中顶板事故发生的概率较高，并且当巷道围岩的完整性出现问题时，还会发生其他的冒顶事故。除此之外，还容易造成支护措施失效情况下巷道严重变形的情况。针对这种问题，就需要采取其他措施进行解决。例如，可以在顶板较为破碎的地方铺设金属网进行弥补。但是，由于不完整围岩的支护效果很难通过具体的理论分析得到具体的结论，因此在支护处理时就需要综合交流以往经验，但是在不同情况下出现的情况不同，需要不同的措施进行解决，这样就会增大支护的难度。

(5)巷道支护的施工效率

对于煤矿生产过程中的另一个重点问题就是巷道支护的施工效率，因此在整个工作过程中不仅需要确保支护的质量，还需要重视施工的效率。但是，在一般情况下煤矿巷道掘进过程中巷道支护技术的施工效率较低，那么就很容易出现采掘接替紧张的问题。因此，对于煤矿开采行业来说，当工作面的回采速度大于掘进速度的情况下，就会使得煤矿的产量受到限制。因此，为了进一步提高支护施工的效率和水平，就需要采取煤矿掘进支护一体化的举措，提升煤矿巷道支护的机械化程度。具体情况如表1所示。

表1 掘进巷道锚杆支护技术选择的影响因素分析

3.提高煤矿掘进锚杆支护方式的策略

(1)提高对技术指导的重视

为了进一步促进煤矿掘进工作进程的有序性，相关部门就需要从教育方面的角度出发，对相关工作人员进行定期培训和学习工作，以此来树立正确的工作思想，并且还可以进一步提升相关人员的工作专业水平。通过这一措施，就可以进一步确保煤矿掘进工作开展过程中的安全性。除此之外，对于相关大学生来说，教师还需要做好对学生煤矿掘进支护技术的指导工作，并且安排学生定期到相关地点进行实习，以此来提升大学生的实践能力。同时，这一措施对于学生之后实践能力水平的提升也有着积极的作用，并且还可以为之后的工作和生活奠定良好的基础。

(2)加强掘进技术的施工管理工作

在进行煤矿开采的过程中，进行锚杆支护技术首先需要确保施工流程的准确度，这不仅会与煤矿掘进工作的安全性和开采效率有着直接的联系，还会对企业的经济效益直接挂钩。因此，相关煤矿开采行业就需要对支护工作加强重视，并且还需要充分重视到之后加固的工作，以此来确保整个工作流程的安全性和稳定性。在整个过程中，还需要对可能存在的风险和问题进行分析，并且针对问题作出相应的防范措施，及时解决问题。除此之外，还需要进一步重视煤矿开采工作的规范操作，以此来提升煤矿支护技术的质量管理。但是，在整个煤矿开采过程中都需要充分认识到“安全第一”的工作原则，在上岗之前还需要对相关工作人员进行安全培训工作，提升工作人员的安全防范意识。

(3)加强掘进施工管理

在一般情况下，良好的掘进施工管理不仅可以充分发挥出掘进锚杆支护技术的价值，还可以提升整体的施工效益。因此，相关技术人员都需要加强对施工环节中关键点的关注度，并且根据情况制定出更为完善的施工方案，确保锚杆支护工作的系统化、规范化进行。对于施工过程中存在的表面温度裂缝问题，还需要提前进行防范，整体提升工作的效率。

4.结束语

综上所述，随着煤炭市场的日益繁荣，进行井下巷道锚杆支护技术的改革迫在眉睫，这不仅可以有效的降低煤矿开采过程中的成本，还能进一步提升企业的经济效益，需要相关企业加强重视。但是，要想提升煤矿掘进巷道锚杆支护技术水平，就需要从多个角度进行综合考虑，还需要对开采顺序、服务年限以及使用要求上进行分析，这样才能选择出更加合适的支护技术，同时还可以尽可能的避免后续维修工作，以此在满足安全生产的需求上进行技术革新。