煤矿巷道支护技术的研究和应用

王华

摘要：我国煤矿开采有了新的发展趋势，煤矿资源的利用越来越趋向于多元化和多样化的发展趋势，但是煤炭是不可再生资源，其开采量越来越少，并且从实际的情况上来看，煤炭资源的稳定性较差，较为常见的是支护较为困难的软岩巷道。文章针对煤矿巷道支护理论与设计方法等内容进行了分析，并对煤矿巷道支护技术的应用进行了阐述。

关键词：煤矿巷道；支护技术；煤矿开采；煤矿资源；能源开发 文献标识码：A

中图分类号：TD353 文章编号：1009-2374（2017）07-0214-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.102

从目前的情况来看，我国在能源开发方面还有待完善，目前所运用的能源大多都是属于不可再生资源，而煤炭就是最主要的能源之一。在未来的几十年当中，煤炭在能源结构中的地位还难以撼动。我国与其他国家有所不同，在能源开采方面并没有限制太多，所以目前我国很多容易开采的煤矿资源已经被开采，这就意味着需要在井下挖掘大量的巷道，这样才会为煤炭的长期开采和挖掘给予一定的帮助，而巷道支护技术在该环节中将会承担起非常关键的一个因素。

现如今在煤矿的开采和应用中，锚杆支护技术应用非常普遍，而在几十年前，锚杆支护技术并没有真正的应用到煤矿开采中，只有少部分煤矿认识到巷道设计的重要性，实际上将锚杆支护技术运用到实际的煤矿开采中，可以有效地提升煤矿的开采效率。但是要想真正地将这一技术运用到实际的煤矿开采中并不是一件容易的事情，近些年我国大多数煤矿存在煤矿巷道内部条件较为复杂、软岩巷道、深部巷道等情况，要想对这些巷道进行支护有着一定的困难。

1 煤矿巷道支护理论与设计方法

1.1 巷道支护理论概述

煤矿巷道支护理论是煤矿支护理论的一个基础性内容，从古至今，人们始终没有停止过对能源的开采和应用，而煤矿巷道支护技术也已经有了十几种理论形式，其中较为常见的就是悬吊理论、加固理论、最大水平应力理论等，其中悬吊理论主要就是应用于软围岩巷道顶板锚杆技术，在实际的煤矿开采中，虽然这种巷道技术较为少见，应用也不多，但是这种悬吊理论却能够更加直观地为煤矿开采给予帮助。而加固理论则从宏观的角度分析了煤矿巷道的内部结构，加固理论也具有自身的特点和结构特征，一般情况下都是在被纵横交错的弱面切割的岩层中安装锚杆，这样可以提升煤矿内部巷道的稳定性。除此之外，最为常见的就是澳大利亚锚杆支护技术，该种技术在某种程度上可以克服水平应力，避免巷道内部出现变形、破裂等问题。但是澳大利亚锚杆支护技术也有着一定的应用范围，通常情况下更适用于巷道平行于最大水平应用力，而其并不适用于垂直水平应用力。

1.2 巷道支护设计方法

巷道支护设计的最终目标就是调整支护形式和支护参数，这样做能够更好地提升支护强度，为保证巷道内部安全奠定坚实的基础。选择科学有效的巷道支护方法可以更好地提升巷道内部的安全性。据有效数据统计显示，巷道支护方法分为很多种，其中较为重要的有工程类比法、理论计算法、实测法和数值模拟法等，这些都是巷道支护设计方法中最为常见的方法之一。其中工程类比法主要就是根据参照现有的施工模式和巷道支护方法所涉及的一种巷道支护形式，而理论计算法是具有实践性的一种方法，不仅可以更好地提升巷道内部的安全性，还可以有效地发挥出巷道的稳定性。理论计算法主要就是利用悬吊理论来进行设计的，这一巷道支护设计方法更具有创新性。而组合梁和加固理论则更需要这些参数，只有明确现有的参数和计算模式，将实测法应用到实际的巷道测量中，才会更好地发挥出实测法的自身价值，为煤矿巷道的支护技术提供一定的帮助。完善的煤矿巷道支护设计方案将会为煤矿的安全性给予更高的保障，在保证工作人员自身安全的情况下才能更好地实现煤矿的稳定性发展。

2 煤矿巷道支护技术的应用

2.1 软岩巷道支护特点

从科学的角度上来看，软岩巷道主要就是指容易风化、土质黏结性差、土质松软、稳定性差的岩石等，由于软岩石巷道硬度较差，很容易受到外界环境和因素的影响，所以在对这类煤矿进行巷道支护设计的时候应该格外注意。如果需要用数据来判断的话，通常就是松动圈厚度达到1.5m以上的被称之为软岩。从我国目前的地形上来看，软岩的分布并没有规律，很多地区都有软岩分布，通常情况下成岩土层较为深厚并且年代久远，其岩层无论强度大小都被称之为软岩。软岩的自身性质也将会决定巷道的实际特点。不同程度的软岩也应该有着具体的划分，并不是所有的软岩都符合同一情况的巷道设置。可见软岩巷道支护具有一定的要求和特点，只有站在正确的角度去分析和理解问题，才会更好地设置巷道内部的结构，为实现巷道支护体系的完善性奠定坚实的基础。

2.2 软岩巷道支护不合理问题分析

巷道支护不合理主要分为三种情况：一种是支护力度过强，这种支护形式将会导致支护超出了需求，也会造成支护经费的浪费，这种情况一般较为少见；第二种刚好与这种支护情况相反，主要就是因为支护不足而造成的巷道问题。有一些煤矿为了节省经费，在对巷道支护的时候存在用料不足的情况，这将会严重影响巷道内部的构造，严重的还会导致巷道出现变形，影响巷道的正常功能。有些时候这种情况还需要花费大量的时间和经费来对其进行维护和修理，产生事半功倍的效果。這种情况在一般的煤矿巷道设计中较为常见；另外一种情况就是巷道支护严重不合理，主要是因为设计与实际参数不符而导致的。

例如一条主要应用于人员通行和运料的巷道，其矩形断面的宽度为3.8m，高度为3.2m。具体的支护方案是设置5根17*2000（mm）的螺纹钢作为锚杆，其间距可以设置为900mm，然后再设置三根与顶板相同规格的螺纹钢在两帮，也是作为锚杆用途，其间距可以设置为1100mm，排间距为1700mm，梁子梯为12*6000（mm）。

上述支护存在着一些问题，其中主要问题就是两帮存在内挤情况，并且整体巷道呈现出一种下窄上宽的情况，这种倒梯形的设计并不会有助于煤矿的开采。与此同时还存在着上帮有掏空的情况。

针对上述问题，可以发现，实际上围岩强度较软时，将会引发节理裂隙的发育，使得含黏土的矿物质会干扰巷道的内部环境。造成其内部应力叠加并且集中，对巷道内部的稳定性造成很大的影响。除此之外，围岩不做封闭也会导致其长时间暴露于空气当中，容易出现风化。其中影响巷道内部环境的最主要原因就是支护参数不合理，在实际的设计过程中锚杆固定不足，支护强度与参数不符等，这些因素都将会造成煤矿巷道支护存在一定的问题。

2.3 软岩巷道支护改善和优化措施

上文当中，主要讲述了软岩巷道以及软岩巷道的支护技术等内容，只有对其采用窥视孔进行观察，发现其两帮松动圈达到4m厚的时候，底板松动圈厚度也应该达到2m，这种软岩巷道已经属于大松动软岩巷道。其兩帮围岩的荷载试验经修订后可以达到15Pa，已经属于软岩。通过检测可以发现，其内部的开掘速率在7～19mm/d，这一变形速率会影响检测点的变形量。上述几种情况都是较为薄弱的环境，只有从根本上认识到问题的关键所在，并且采用创新式的设计理念和设计方法，才会更好地提升巷道支护技术的完善性。而要想改善其问题，就应该设计新的支护方案，应该将顶板设置为6根25*2500（mm）的螺纹钢来强化其拉力，通过加长树脂锚固来进一步的完善方案，为提升煤矿巷道的安全性奠定坚实的基础。

3 结语

综上所述，本文主要论述了煤矿巷道支护技术的研究与应用等内容，通过分析可以发现，煤矿巷道支护技术的研究是非常重要的，其不仅仅关系到煤矿巷道内部的安全性和稳定性，还关系到开采工作能否顺利进展。在实际的巷道设计中，人们一定要注重支护参数、支护效果的应用，这样才会更好地保障煤矿安全，为实现煤矿的长期稳定发展奠定坚实的基础。

参考文献

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（责任编辑：秦逊玉）