浅析煤矿巷道支护技术及应用

摘 要：随着煤矿的开采程度不断加深，煤矿企业开始将研究重点放在对煤矿巷道支护技术的改进上，这不仅可以大大提高煤矿开采工程的安全性，而且可以快速提高其自身的经济效益。本文首先介绍了煤矿巷道支护理论，其次阐述了目前煤矿巷道支护常用形式，最后分析了锚杆支护技术在软岩巷道应用，并提出存在的问题。

关键词：煤矿巷道；锚杆支护；软岩巷道；应用

1 煤矿巷道支护理论

1.1 联合支护理论

该理论应用的核心是改变以前各种防护技术所采用的通过提高支护体的刚度来控制围岩变形的方式，将刚柔有机结合，形成了对巷道的稳定支护。该理论下的支护技术被广泛应用于较为复杂的巷道中，但由于当前煤矿巷道围岩条件日渐变差，各煤矿对该理论支撑下的支护技术应用得也越来越少。

1.2 圍岩强度强化理论

该理论的提出是建立在巷道锚杆支护技术基础之上的，锚杆支护一方面可以通过改变围岩的应力状态来增加围压，从而达到提高围岩承载能力的目的；另一方面还能有效提高被锚岩体性能，强化锚固区域岩体的峰值、峰后及残余强度。

1.3 松动圈支护理论

该理论认为煤矿巷道在开挖过程中，会在巷道周边围岩上形成一个松动圈，围岩的变形程度主要取决于松动圈的膨胀程度。松动圈支护的对象是围岩破裂时膨胀变形的岩体，该防护技术根据围岩的分类提出了各具针对性的支护形式。

1.4 新奥法支护理论

该理论应用下的支护原则主要包括以下几点：一是进行煤矿巷道的光面爆破；二是使用锚喷支护，对隐患区域周边的围岩进行加固，提高围岩自身的承载力；三是在存在安全隐患的巷道区域喷射混凝土，对巷道周边区域实行密贴支护。

2 煤矿巷道支护形式

根据支护对围岩的作用方式可将煤矿巷道支护分为4类：①支护力作用在巷道围岩表面的支护方式，如各种类型的支架、喷射混凝土、砌碹支护等；②支护力不但作用在围岩表面， 而且作用在围岩内部的支护方式，如锚杆与锚索支护；③ 改善巷道围岩力学性质，提高围岩强度的加固方法，如各种注浆加固方法；④ 改善巷道围岩应力状态，使巷道处于应力降低区，如各种应力控制技术。

2.1 棚式支架

棚式支护曾经是煤矿巷道的主要支护方式，在20世纪90年代初，这种支护所占的比重高达80%以上。按支护材料可分为木支架、钢筋混凝土支架及金属支架，其中木支架与钢筋混凝土支架已经逐步被淘汰。金属支架按工作原理分刚性与可缩性支架；按支架材料分为工字钢、U型钢及其它；按断面分为梯形、拱形、圆形、环形。但是，棚式支架也属于被动支护，支架与巷道表面很难密切接触，控制围岩早期变形的能力差，在复杂困难条件下支护效果差、成本高。棚式支架的用量在逐年减少，被锚杆支护逐渐替代。

2.2 锚喷支护

我国煤矿于1956年开始在岩巷中使用锚喷支护。喷射混凝土可及时封闭巷道周边，实施密贴支护，减少水、风对围岩强度的影响。锚杆可及时支护围岩，起到主动加固作用，充分发挥围岩的自承能力。经过多年来连续不断的研究、试验与推广应用，锚喷支护技术无论在支护理论、支护设计，还是支护材料、施工机具与工艺、质量检测与矿压监测方面都取得了长足发展。锚喷支护不仅成为岩巷首选的、性能优越的支护形式，而且锚杆支护也成为煤巷的主体支护方式。

2.3 注浆加固

在破碎煤岩体中开掘或维修巷道，采用棚式支护或锚杆支护很难取得较好的支护效果， 围岩注浆加固是一条有效途径。注浆浆液可充填围岩裂隙，将破碎岩体固结，改善围岩结构，增加围岩自身承载能力。目前注浆材料主要有两大类型：水泥基材料和高分子材料，可根据巷道地质与生产条件选取。

2.4 砌碹支护

砌碹支护是应用很早的支护方式，目前在一些矿井的硐室、大巷中仍然采用。按砌碹支护材料可分为：料石、混凝土砌块、现浇混凝土、现浇钢筋混凝土等。但是，砌碹支护属于刚性被动支护，不仅支护成本高、施工速度慢，劳动强度大，而且不能适应围岩大变形。除特殊巷道和硐室，一般不宜采用。

2.5 应力控制技术

将巷道布置在应力降低区，或采取人工卸压措施，使巷道周边的高应力向深部转移，是巷道围岩变形控制的另一个途径。将巷道布置在应力降低区是首选的方法。巷道布置方向优化、断面形状与尺寸优化，均可改善巷道受力状况。人工应力控制措施主要有切缝、钻卸压孔、爆破及掘卸压巷等方式。由于人工应力控制方法施工比较复杂，目前还没有大面积推广应用。

2.6 复合支护

复合支护是采用两种或两种以上的支护方式联合支护巷道。如果能充分发挥每种支护方式的支护性能，做到优势互补，复合支护会有更好的支护效果和更广泛的适用范围。复合支护虽然适用范围广，但支护费用高，成巷速度慢，支护形式选择不匹配时，往往造成各个击破的情况。应针对巷道具体条件，选择合理的复合支护形式，才能达到预期效果。

3 锚杆支护技术在软岩巷道中的应用

3.1 软岩巷道与锚杆技术

软岩煤矿巷道的特点主要为遇水会发生大量膨胀、风化作用明显、易发生崩解、围岩强度不高、煤层与顶底板岩层的胶结性较差等。软岩巷道的煤层厚度大约接近6米，但由于是节理、层理发育，所以其抗压强度存在明显不足。另外，由于顶底板岩层属于砂质岩层，所以顶底板岩层强度不强且存在很大的膨胀性。软岩巷道采用的是树脂全长预应力锚固技术，锚杆为垂直巷道表面打设，W护板、金属网和钢筋网的应用，使得巷道的变形程度降低，有效防止了煤矿巷道围岩的过度膨胀，实现了围岩的稳定和完整。从整体上来看，在该技术的实际应用下，围岩的变形程度得到了较好的控制，极大满足了煤矿采煤对安全的需求。

3.2 煤矿软岩巷道支护存在的问题

软岩巷道支护存在的问题主要表现在：第一，断锚锚杆在进行常规性支护时，形成的围岩自承圈的厚度不仅小于锚杆的杆体长度，还远达不到自承圈发挥效果时所应具有的厚度，这就造成了虽然进行了锚固，但对巷道围岩的实际作用力不强；第二，煤矿巷道一经开挖，就会使得巷道的围岩应力进行重新分布。在这个过程中，支护体要承受相当大的压力，所以加强支护体的刚度也就成了解决软岩巷道支护问题必须解决的一大难题。支护体刚度的增强，虽然能有效抵抗围岩产生的压力，但由于在支护体刚度的把握上存在一定难度，所以如果支护体刚度偏大，就不能适应软岩巷道的围岩变形速度快且变形量大的特点，也就导致了支护体刚度与围岩变形的不协调，也就不能充分发挥支护技术的作用；第三，由于软岩巷道的岩层具有很大的易膨胀性，所以在高应力和应力的作用下，软岩巷道围岩薄弱的地方会造成支护体附近岩层的松动、变形与破坏。如果破坏强度较大，还会使软岩巷道形成破碎区，破碎区的进一步发展就会导致围岩自承圈的极大损坏。

4 结语

由于各煤矿开采区的地质存在一定程度上的差异，所以必须根据煤矿巷道的实际情况，运用适合的支护理论和支护技术。当前使用较多、效果较好的锚杆支护技术，不仅能有效增强围岩强度，还在很大程度上保证了采煤的安全性。

参考文献

[1]郗泽松.煤矿巷道支护类型研究[J]. 内蒙古煤炭经济. 2014（04）

[2]晏勇，曹桂宝，李杰远.关于煤矿巷道支护技术的研究[J]. 内蒙古煤炭经济. 2014（01）

[3]高铁成.煤矿巷道支护技术探讨[J]. 中国新技术新产品. 2013（08）

作者简介

王李平（1988-），男，汉族，毕业于西安科技大学，采矿工程专业，工程师，主要从事煤矿回采，掘进等工作。