浅谈对大跨度矩形巷道支护技术的若干思考

王高伟

摘 要：陕北煤炭资源丰富，为我国煤炭最主要的生产区，近年来煤炭产量近3亿t。由于产量和生产效率的要求，煤矿井下设备体型越来越庞大，由于产量对运输的要求等一些列因素，煤矿巷道的断面越来越大，跨度也越来越大。大跨度矩形巷道的支护技术就显得格外重要。在所有支护技术中，锚杆支护能够有效地提高煤矿巷道的稳定程度，还能够在最大程度上保持巷道不变形。随着对支护技术的研究不断加深，煤矿企业的安全、经济效益也在随之不断增加，促进煤矿企业和整个行业迅速发展。提高煤矿巷道支护技术能够保障矿工生命安全，所以对于煤矿巷道支护技术的分析和研究是非常必要的。

关键词：煤矿；巷道；支护技术

中图分类号：TD353.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0019-01

1 煤矿巷道支护技术

1.1 新奥法支护技术

充分考虑到煤矿巷道的特点，使得这种技术得到较好的完善和发展。新奥法支护技术的原则是：先将锚喷支架防护，将周围的岩石进行防护增加硬度，将岩石自身的支护能力加强。然后在整个岩石圈层内部，形成一个承受力度的岩石圈；将早强喷射混凝土技术运用到其中，在混凝土凝固之前，把煤矿巷道的开口及时封住，及时封闭能够将岩石圈变成一个密封的支护系统，加强支护作用；第一次密封实施后，再以同样的步骤进行第二遍；动态设计及施工；针对破碎岩石圈层进行加固。

1.2 联合支护技术

这种支护技术主要包括：在巷道环境难以控制、十分复杂的情况之下，如果单纯提高巷道的支护硬度是难以将岩石层面的环境有效控制住的。在巷道支护系统建立的时候，要遵循先让后抗，先柔后刚的原则，其中的柔和让要把握分寸，柔、让有度才能够将巷道支护稳定。在实际操作中，很多环境复杂的巷道往往会采取这种支护技术，但是巷道环境变化莫测，越来越多环境更加复杂的巷道难以使用这种技术，使得该技术有了一定的局限性。有一些巷道使用的支护系统不理想，尽管翻修多次还不能将岩石圈层加固理想。

1.3 围岩强度强化技术

侯朝炯等研究学者形成了煤矿巷道锚杆支护围岩强度强化技术，研究学者分析结果是锚杆支护能够将岩石圈层的受力状态可以发生改变，可以将岩石圈层的受力增强，增加圈层的压强；这种技术还能将锚固体的力学指数增加，使得岩石的受力性能不断加强和改善，将岩石圈层的峰后强度以及残余的强度进行固化。

2 煤矿巷道支护技术种类

2.1 棚式支护技术

这种技术跟砌谴支护技术有着相同的开发时间和使用背景，也是最早在煤矿企业巷道支护系统中使用的技术之一，在整个煤矿行业支护技术中占据着不可替代的作用，总体使用率较高。这种支护技术的优势在于其使用的支护材料主要是金属，便于制作和安装。随着煤矿在最近几年开采的深度和难度加大，巷道的环境已经很难预测，这种支护技术已经慢慢退出人们的视线，逐渐被锚杆支护技术代替。

2.2 锚杆支护技术可称作岩巷支护技术

该种技术在现实企业的使用率较高，其优势主要是根据棚式支护技术发展而来。这种技术充分将锚杆的作用发挥到最大，通过锚杆来增加巷道的稳固，能够切实地控制巷道的变形，运用合理的话还能够在维护巷道稳定的前提下做得更好，能保证岩石的完整性。

2.3 砌谴支护技术

这种技术属于煤矿企业普遍使用得较早的技术之一，它最直接的作用在于能够施力于岩石圈层的表面，达到支护效果。这种技术虽然使用时间较早，但是至今还在使用，并且拥有较高的行业位置。其突出优势在于便捷性和易操作性两方面。该技术存在的缺陷在于效率低、成本高、工作量大，这些缺陷使得这种技术在实际运用中面临很多局限。

2.4 应力控制技术

这种技术主要是将巷道承受外来的力度降低，从而进行巷道支护，防止巷道变形，保证其稳固性。但因为施工过程环境复杂，这种技术实施受到的影响太多，导致在采用这种支护技术的过程中，难以保证它的安全性，难以操控，复杂程度高等。以上原因在一定程度上造成了应力控制技术难以普及。

以上四种技术，通过分析优劣和现实的操作性，相互对比可以看出锚杆支护技术的使用频率是最高的。

3 煤矿巷道锚杆支护技术存在的问题及其应用

3.1 煤矿巷道锚杆支护技术存在的问题

锚杆技术在现实煤矿巷道中使用的机会最高，不代表这种支护技术就是完美、没有问题的，相反，在现实操作中，随着社会的不断发展和科学技术的不断创新，

使得锚杆支护技术的研究也不断加深，随之出现了很多急需解决的问题。

煤矿生产中广泛应用大断面矩形巷道，满足了煤矿生产的运输和通风的需要，使高产高效的工作面成为现实，给煤炭企业带来了巨大的经济效益，但也存在一些不足，例如，巷道成型和支护比较困难，容易出现冒顶、片帮等问题，这就使得锚杆支护技术在实际中的运用面临越来越大的压力。

近些年来，锚杆支护技术由于具有支护效果好、成本低等诸多特点，己成为煤巷支护的主要方式，为大断面煤层巷道支护问题的解决提供了有效途径。目前我国巷道锚杆（索）支护设计基本采用工程类比法或设计人员经验取值法，支护效果及支护设计是否经济很大程度上取决于设计人员的设计经验，难以对支护技术有科学有效的指导做支撑。

锚杆支护体系中使用的材料不成熟，在环境复杂、难度大的巷道中不适用，应该对这些问题不断进行改进和完善。

3.2 煤矿巷道锚杆支护技术的应用

针对以上问题的分析，锚杆支护技术经过深层次的研究，能够有效地改善锚杆支护技术的应用，不断提高这种技术在煤矿巷道中的应用，有效地提升巷道的稳固性，保障施工人员的安全，提高企业经济效益。

锚杆技术能在大断面矩形巷道中应用。在实际开采的过程中，很多开采环境是在大断面矩形巷道中进行的，这个时候掌握围岩的性质，来对锚杆技术进行改进。目的在于降低开采难度，提高工作效率，保障巷道支护安全。在开采的过程中，随着巷道的不断深入其相关参数也在不断发生改变，所以需要掌握每个时间段的相关参数来调整锚杆技术的使用，以此来保障煤矿巷道的安全性。

3.3 大跨度矩形巷道稳定性的影响因素分析

一般情况下，煤矿巷道的稳定受地质及地质结构、地应力、岩体力学性质、工程因素、地下水、巷道断面形状及支护施工工艺等影响较大。通过分析判断主要影响因素，在进行巷道支护设计研究时能有侧重点。

3.4 大跨度矩形巷道掘进过程中合理控顶距的研究

目前我国煤巷综掘极少采用掘锚一体化工艺，普遍采用综掘机配套单体锚杆钻机的工艺，因此，循环进尺的大小是制约掘进速度进一步提高的瓶颈，在保证安全的前提下，增大循环进尺即空顶距，减少掘进机进、退及搬运锚杆钻机的次数，从而减少该环节占用的时间，是实现煤巷快速掘进的重要途径，因此，作为煤矿施工中如何合理确定空顶距，是必须解决的技术问题。合理空顶距的确定，可以充分发挥掘巷机械的效率，保障施工人员的安全，进而保证安全生产。

4 结 语

现代化大型煤矿通风、设备对巷道断面的要求在不断加大，对于要运用到的巷道支护技术的要求也在增加。在煤矿巷道使用支护技术时要将煤矿所在的地理情况考虑进去，如岩石软硬程度、巷道断面、使用年限等，根据当地的实际情况来选择合适的支护技术。

参考文献：

[1] 赵学社.煤矿高效掘进技术现状与发展趋势[J].煤炭科学技术，2007，（3）.

[2] 贾伟.关于煤矿巷道支护技术的探究[J].科技与企业，2013，（17）.