浅析煤矿巷道支护类型的选择

韩小光

摘 要：巷道支护是矿井建设与生产的关键技术，一直被受采矿界的重视与关注。现代煤矿开采深度不断地加大，巷道支护问题却不断地出现问题。本文分析破坏巷道的因素，并针对不同的矿机环境给出了相应的支护方式。

关键字：巷道；支护技术；安全；形式；选择

巷道仿佛是煤矿生产中的一条命脉，它不仅是采掘安全开展的保障，还能够提供安全可靠的空间，并且它还影响着安全生产的开始与终端。因此，只有巷道坚固，才能够保证矿井的安全与长治久安。

1分析巷道周围的岩石应力分布

岩体的采动是指在岩体中挖掘巷道时进行的回采工作，采动的空间通常称为围岩，采动空间的上面是顶板，下面是底板，两边是两帮。采动之后就会破坏围岩原来的平衡狀态，各个应力就会重新分布，可能会导致顶板的两侧是应力的分布区间。此时，顶板可能会失去它的支撑点，在自身的重力作用下，弯曲下沉。然后使得底部出现应力的拉力，当此拉力超过底板的承受限度之后就会使得底板遭到相应的破坏，围岩的应力就会使得岩层出现新的运动。

在挖掘巷道或者是开采煤炭的时候，顶板如果露出来了，就好像一根梁承受着全部的岩石对它的压力。此时，如果不及时的进行支护工作，一段时间之后，梁就会弯曲，使得顶板周围的岩石产生应力，当应力较大时，岩石就会出现裂缝。如果裂缝不断的增加，岩石就会受到破坏，然后脱落。因此，在挖掘巷道的时候要做好支护工作，防止上述情况出现。在挖掘的过程中，要针对不同的围岩的特性选择符合其特性的支护类型。

2支护的方式简介

2.1巷道的支护类型与支护类型的使用条件

根据井下开采的特点，巷道的作用分为：开挖巷道、准备与回采巷道。这三类巷道的支护方式是根据巷道周围的岩石性质、巷道的使用时间来决定的，常见的巷道支护方式是木结构支护、钢筋混凝土结构支护、锚杆支护方式等。目前应用最为广泛的是锚喷支护方式。

2.2简介几种支护方式

第一，木支架。此种支架是较为常见的，并且历史悠久。它的主要结构是梯形的，通常有两种形式。根据不同的形式具有不同的特点，有的方法简单，可以在任何压力下使用。有的架设的质量要求较高，如果架设不好的话，就会严重的影响到支护的效果，此时就需要对架设认真、仔细的搭设，避免后期出现问题。木支架具有的优点是重量较轻，并且较容易搭建架设，还具有一定的强度、可伸缩性。它的缺点是复用率较低，维护费用较高。因此，如果为了节约木材的使用要尽量少使用木支架或者不适用此种结构。

第二，金属支架。此种支架的优点是：第一，承载力较大，并且可以有效地控制巷道周围围岩的脱落、移动等问题。第二，金属支架通常是按照断面的进行尺寸规定的，在巷道成型需要按照断面进行施工，这就使得巷道的质量具有一定的标准。第三，金属支架具有较大的可伸缩性，并且还具有较强的硬度，不容易折断，不会轻易的受到顶板应力之后进而折断而导致事故发生。第四，金属支架便于回收，在一定程度上面能够节约成本。此种结构的缺点是：第一，金属支架在制作的时候是相当麻烦的，因为重量较大，搬运、修理是非常不方便的。并且在初期的投资较大，人员的支护难度也较大。第二，如果原来的巷道没有任何的支护，若将其变为金属支护，此时金属支护就会受到断面的影响。如不及时的就地取材进行维护就存在较为严重的安全隐患。第三，金属支架存在触电的危险。第四，如果破坏了岩石的特性带，将会难以回收。

第三，锚喷网联合支护方式。此种支护方式通常应用在具有不同的地质、深度、尺寸等的巷道中。锚杆支护方式适用于围岩的方向与锚杆平行的条件下。此支护方式与其他的支护方式相比较而言，更加坚固、使用寿命长、安全性好、更加可靠等特点。此种支护方式施工比较简单，维护工作较少，挖掘工作可根据实际情况进行组织，挖掘支柱能够实现快速的支护与支护机械化。此种支护方式还能够大大缩小巷道的断面，大量节省建设材料，开挖的费用较低。此种支护方式的缺点是：人工打顶较为困难。如果只是锚杆支护方式，会导致围岩的脱落或者风化，不能够很好地保证其质量与安全。因此最好与喷射支护方式联合，来达到支护的目的。这种支护方式是一种新型的支护方式。此种支护方式与支架支护是不同，它是把巷道周围的岩石都锚起来，形成的支架与围岩一起承受外界的压力，减少了围岩的变形，还能够有效地防止围岩的脱落。在层状的岩石层中，锚杆可以把岩石锚在一起，形成一个组合，还可以把周围较为松软的围岩与坚固的围岩固定在一起。如果不是岩层，锚杆还可以将岩石拉紧拼接在一起。锚杆的种类较多，有木质锚杆、压缩木质锚杆，还有金属类型的锚杆。木质的锚杆结构较为简单，容易制造、成本低，但是使用寿命短，承受的压力较小。压缩的木质锚杆需要进行防腐的处理。金属缝式锚杆结构简单，安全性能较高，但是其使用一次之后就不可以回收。如果岩层较为软弱，是不适合使用此种锚杆的。金属倒楔锚杆的使用寿命通常在3年以上，如果需要使用较长的时间，最好钻孔注入适量的水泥与混凝土。卷式锚杆的固定力时较大的，通常可以达到50kN，被广泛的使用与各种巷道的支护中，但是它的缺点是初期时锚的固定能力较小，并且药浸泡的时间不易于把握。钢丝绳锚杆的结构制造简单、成本低，并且可以利用废旧的钢丝作为原材料，锚的固定力较大，但是却不能够立即具有锚喷能力。如果将其与钢丝绳锚杆一起使用，使用寿命会更长，并且可使用于主要的巷道之中。

3选择支护方式

支护的作用是为了达到改善巷道周围岩石的稳定性并控制岩石的运动的目的，使得维护的工作更加的安全可靠。支护方式的选择要根据实际情况来选择。围岩的稳定性能，采动面的影响巷道应该采用沉缩较小的钢支护方式。对于采动严重影响巷道的稳定性的，需要采用伸缩性大的支护方式，比如回采巷道。

从当今的巷道布置改革来看，巷道方式多种多样。煤层的运输通常采用点柱支护，其他的煤层同采用底板挖掘方式进行，层节之间的地段通常是采用锚杆支护方式。易于破碎或者见煤点的通常是采用钢支护方式。各个煤层的运输巷道虽然改革了，但是巷道的压力小，又因为其它的地层、裂缝，只有一小部分的巷道能够较好的保存，其它的地段受到天气、采动等因素的影响后就需要大量的维修，使得花费较大。如果巷道的脱层程度达到1.5米以上，不要使用锚杆支护，因为此种支护方式不能够保证安全性能。金属支架投入的成本虽然高，但是运输巷道承受的压力较小，支架易于反复使用，从长远发展与使用来看较为经济实用，并且还能够保证安全。因此底层的运输巷道采用金属支架方式是最适合的，对于局部的岩石容易脱落、损坏的地方较使用与砌碹支护方式。

4、结束语

上面介绍了巷道的支护中存在的问题，列出了几种支护方式并陈述了其优缺点与使用条件。因此需要结合实际来选择合适的支护方式。

参考文献：

[1]文振，张宏.适用于巷道支护的支架分析.山西出版社.2013版

[2]林刚.煤层巷道锚杆支护稳定性数值模拟研究.科技出版社.2011版

[3]安利丽.锚杆与围岩作用的实验研究.电子出版社 2014版

[4]肖颖波.复杂岩体中巷道的变形破坏规律研究.陕西出版社.2012版

[5]康普，袁中.巷道锚杆支护理论与技术研究.电子工业出版社.2013版

[6]张海.锚杆支护对围岩变形影响的研究.建设出版社.2012版

[7]范青稞.巷道围岩弱结构损伤破坏效应与机理研究.山东出版社.2013版