煤矿巷道支护技术的研究与应用探析

丁宪涛

(山西煤炭运销集团沁水鑫基煤业有限公司，山西 晋城 048211)

引 言

煤炭行业是我国工业生产中热力能源的主要来源，在中国经济发展过程中有着非常重要的作用。但是煤炭的开采是一种高危险性的工作，所以在正常的煤炭开采过程中任何一项技术的应用，最首要考虑的因素应该是保证煤矿运营的安全，其次才是煤矿的开采效率。煤矿巷道是煤矿工作人员每天出行的通道，其支护技术的应用必须具有保证高质量的安全性能。近年来，经过经验借鉴与多次的实践总结，我国煤矿巷道支护技术有了很大进展。但是不同的煤矿巷道支护技术，在应用过程中仍然问题重重，相比于发达国家的煤矿巷道支护技术距离甚远。所以通过对现有的煤矿巷道支护技术进行研究分析，以帮助工作人员更好的在支护技术运用过程选择更合适的技术，对于保证煤矿的运营安全有非常重要的意义。

1 煤矿巷道支护技术的理论

1.1 联合支护理论

联合支护理论指的是在煤矿巷道支护过程中不仅有效的提高支护体的刚度，同时对巷道围岩的变形进行有效的控制，然后通过两者的结合提高煤矿巷道的稳定性。联合支护理论经常被用于比较难以操作的煤矿巷道支护应用中，但是由于在长期的使用过程中，控制围岩变形的效果越来越差，使得联合支护理论达不到理想的支护效果，该理论在实际应用过程中存在一定的局限性。

1.2 新奥法支护理论

新奥法支护理论采用的是锚喷支护，相比于联合支护理论，其最大的优点是能够有效的控制围岩的变形，大大的提升了围岩的稳定性，同时也有效的提高了围岩的承受能力，在煤矿巷道二次支护的实施过程中，运用该理论进行巷道支护具有非常好的效果，近年来，该理论在煤矿行业的广泛发展过程中得到了有效的运用，并且一步步发展完善[1]。

1.3 围岩强度强化理论

围岩强度强化理论运用的是锚杆支护技术，通过这种技术能够全面改变围岩的应力状态，从而按照设计方向提高围岩的承载能力，同时对于锚固区域具有强度强化的作用，被广泛运用于现代的煤矿巷道支护技术中。

2 煤矿巷道主要支护技术种类及其应用分析

2.1 砌渣支护技术

在煤矿行业开采过程运用最早的一项巷道支护技术就是砌渣支护技术，它的最主要特点是能够运用到位置特殊的煤矿巷道围岩表面进行巷道支护，维持巷道围岩的稳定性，一直被沿用至今。砌渣支护技术在煤矿巷道运用过程中简单、方便，但是其主要缺点是运用的时候成本高效率低、工作量非常大，使得该技术的应用具有一定的局限性[2]。

砌渣支护技术属于支撑式支护技术的一种，由于其使用过程方便简单，经常被用于煤矿巷道中的加固作用。该技术按照混凝土浇筑方式的不同分为现浇混凝土和混凝土砌块两种方式。运用这种方式作为煤矿巷道的支护技术时，需要注意到煤矿巷道岩层的稳定性，只有在稳定性好的煤矿巷道才能使用该技术发挥作用，如果看到岩层经常发生改变，砌渣支护技术的支护作用非常有限，这也是限制其大规模广泛使用的主要因素。

2.2 棚式支护技术

棚式支护技术与砌渣支护技术一样，都是在煤矿开采过程中最早运用的支护技术。而且长久以来一直在巷道支护方面发挥着重要的作用，属于应用比较广泛的一种巷道支护技术。棚式支护技术在支护的过程中所用到的支护材料主要是金属，所以在使用的过程中非常有利于制作和安装，同时刚度还强，但是由于近年来煤炭的大量开采，使得煤矿巷道的深度不断增加，煤矿周围的地质环境不断的被改变，使得棚式支护技术在对围岩的稳定性控制方面不能发挥有效的作用，使得该项技术逐渐被锚杆支护技术所代替。

2.3 锚杆支护技术

锚杆支护技术又被称为岩巷支护技术，该项技术的发展基础是棚式支护技术，所以它具有棚式支护技术的优点，同时相比于棚式支护技术它能够有效的提高煤矿巷道的稳定性，对煤矿巷道的变形具有很好的控制性能，可以通过对锚杆的科学设置，保证岩体的完整及稳定性。煤矿巷道支护过程中，运用锚杆支护技术可以综合发挥起固拱和悬吊作用，从而提高煤矿巷道岩层的抗弯强度，有效的减少岩层层面的脱落，使用该项技术可谓优点颇多。所以这种技术既继承了棚式支护技术的优点，同时又弥补了棚式支护技术的缺点，属于现代煤矿巷道支护技术中最优化的技术[3]。

在应用锚杆支护技术进行煤矿巷道支护时，对于锚杆支护体系的设计要通过对煤矿巷道的实际情况进行分析测量，按照相关要求进行设计，使得最终设计的锚杆支护体系能够适应相应煤矿巷道的实际使用情况，充分发挥其稳定与防护性能。对于煤矿巷道的特殊部位，要根据特殊情况设计特殊的锚杆支护，也有效的防止煤矿巷道的岩层变形。

3 锚杆支护技术应用分析

3.1 锚杆支护技术发展状况

纵观我国煤炭行业的发展现状，随着多年来我国工业对煤炭资源的大量使用，使得我国各地的煤矿企业的煤矿巷道挖掘深度已经超过了1 000 m。对这种深度非常大的煤矿巷道进行挖掘工作时，其地质条件也非常复杂，矿井事故的发生非常频繁。随着国家大量投入资金对煤矿开采技术进行不断的改革与提升，将大量的煤矿巷道支护新技术与优质材料运用到煤矿开采过程中，保障的煤矿巷道支护安全，降低了矿井安全事故的发生。目前在煤矿巷道支护技术运用最广泛的锚杆支护技术，从原来的稳定岩层和静压巷道作用，通过不断的技术提升已经发展到对破碎岩层和动压巷道进行进行有效支护，其应用范围已经非常广泛，带来的作用价值也非常明显。从支护方式来看，锚杆支护技术已经发展到了运用锚网带及锚索进行多种方式联合支护，以不断增强支护作用，为锚杆支护技术的应用发展打下了坚实的基础。

3.2 锚杆支护技术的优点分析

锚杆支护技术具有支护强度大的特点，对于软岩巷道中由于受到地下水影响形成的承载能力差的砂岩矿道的稳定性与安全性具有很好的防护作用，有效的降低了围岩变形。通过锚杆支护技术主要是改变围岩及巷道顶部的应用状态和应用强度。而对于围岩及煤矿巷道顶部巨大的压力，应用锚杆支护技术可以使支护体的预应力大幅增加，从而提升预应力的抗压能力，保证巷道的顶部不会受到重力影响而发生形变。同时运用锚杆支护技术对煤矿巷道进行支护，可以通过对巷道应力的极值运用现代技术进行测量，从而有针对性的加大固体的预应力设置，运用组合支护方式避免二次支护技术的应用[4]。

3.3 锚杆支护技术的缺点分析

锚杆支护技术运用到煤矿巷道支护过程中的主要缺点表现，一是目前指导煤矿巷道各参数的是工程比例法，其缺乏科学严谨的计算机动态辅助系统和巷道支护合理性评价系统来保障锚杆支护进行作业。二是目前使用的支护材料大多是运用螺距大、锁紧力不高的全螺纹锚杆，在煤矿放炮以后由于受到震动会经常出现螺杆松动的情况，无法满足煤矿巷道支护条件。

4 结语

实践表明，锚杆支护在诸多领域有广泛的运用，已经成为我国煤矿巷道首选的、安全高效的主要支护方式,显著提高了巷道支护效果,有效的保证了采煤工作面的安全、快速推进,促进了煤炭产量的大幅度增长。在未来的应用中还应该不断的加以完善和改进，使其更能符合现实要求，在更多的领域中发挥更加重要的作用。