煤矿回采巷道围岩控制理论探讨

刘松

【摘 要】随着社会经济的不断发展和工业的不断进步，我国对于能源的消耗和需求量越来越大。因此，煤炭作为重要的能源之一，其开采工作受到了行业的高度重视。通过对支护和围岩的相互作用和围岩支护中锚杆作用的相关理论的研究，希望实现保证煤矿开采人员安全和提高生产效率的目的。

【Abstract】With the continuous development of social economy and the continuous progress of industry， the consumption and demand of energy in China are increasing. Therefore， as one of the important energy resources， coal mining has been highly valued by the industry. By studying the interaction between support and surrounding rock and the related theory of bolt action in surrounding rock support， it is hoped to ensure the safety of coal miners and improve production efficiency.

【关键词】煤矿回采巷道;围岩控制理论;锚杆

【Keywords】 mining roadway in coal mine; surrounding rock control theory; rock bolt

【中图分类号】TD322                                       【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）05-0159-02

1 引言

通常情况下，在进行煤矿的回采工作前的基本工作布置时，煤矿巷道的建造与加固是非常重要的。随着工程的开展，巷道内的地质构造条件也越来越复杂，所以如何控制好巷道内的围岩，加固巷道的建设，从而实现煤矿企业的安全生产是非常重要的。

2 支护与围岩相互作用过程的理论分析

2.1 支护和围岩相互作用的经典理论

支护和围岩相互作用理论是对于煤矿巷道围岩进行有效控制的直接理论基础。目前在该理论的研究中，一般认为煤矿巷道的围岩的位移与支撑力成反比，因此，对于围岩的控制工作的重点应该是对围岩的支护工作。

2.2 支护—围岩相互作用的波动平衡

在岩体遭到变形和破坏的过程中，围岩的状态将经历诸如弹性，可塑性性质的变化，以及可能处于破裂和松散等状态。而在比较严重的情况下，一些煤矿的围岩构造，在挖掘初期就已经处于破损的状况，因此采煤巷道围岩控制过程会比较复杂。所以为了实现对围岩的有效控制，就有必要了解围岩在不同变形状态和支撑条件下如何达到稳定状态。

采矿巷道一般来说可分为三个等级：第一个等级是自稳定的状态，即围岩结构无需支撑工作即可实现稳定的巷道;第二个是亚自动稳定状态，即当支护控制条件下围岩发生一定变形时，巷道可由其自身形成的支撑结构稳定;最后是非自稳定状态，意味着围岩永远不会形成自稳定性，必须始终保持支护工程来保持巷道的稳定状态。

2.3 支架与围岩的动态相互作用

受煤矿生产的影响，采矿巷道的地质构造处于不断变化的应力场。围岩的稳定等级也通常会经历从自稳定到非自稳定的过渡。由此我们也可以看出，周围岩石与采矿巷道支撑之间相互作用的平衡规律是动态而分阶段的。

3 围岩支护技术理论

3.1 悬吊式支护技术

在过去，对围岩的支护艺术一般来说多采用悬吊支护的技术。假若围岩周围细碎岩石比较多，证明围岩存在着结构问题，此种情况下悬吊锚杆支护的应用非但无法保障支护稳定性，甚至还会加速巷道中围岩的坍塌，从而彻底摧毁周围的岩石结构，不利于稳定巷道的构造。

3.2 组合梁支护技术

作为一种岩性结构，煤矿巷道围岩岩石层包含很多层次，且这些岩层形式结构多。在实际施工中，施工人员利用组合梁锚杆支护技术锚固多层围岩，提高围岩承载力。假若岩层破碎程度大，可借助不同岩层间的挤压与摩擦力，为围岩稳定性的增强创造条件。

3.3 组合拱支护技术

在实际施工中，在岩层受到严重破坏的情况下，利用其自身的挤压和摩擦力可以提高围岩的稳定性，同时采用组合拱锚支护技术提高岩石的承载力。在煤矿回采巷道中，组合的拱锚支撑技术可以用于有效地锚定多层破碎的围岩[1]。在此基础上降低围岩垮落几率，并根据岩层间的挤压与摩擦力，确保拱形结构具有更强的承载力，同时该项技术还有效地降低了围岩变形的频率，提高了围岩结构的稳定性和安全性。

4 锚杆对围岩的基本支护理论

用于基础支护的支护形式是在巷道的建设中使用强锚，高预应力和锚素支护系统。通过使用强锚和锚素，可以有效增加高预应力，从而实现对周围的岩石的扩散支撑效果[2]。能够有效地对周围岩层中存在的裂纹、裂隙以及结构面的离层滑动进行有效的控制，从而确保隧道施工过程中围岩的稳定性和完整性。

5 锚杆支护优化设计理论

优化锚杆支护设计理论，具体来说是指，在煤矿巷道施工期间，工作人员对锚杆围岩的支护施工设计进行统筹规划以及一定的优化工作。也就是说，要对支护方案以及具体施工操作流程，进行规范性的设计与统筹，从而保证锚杆对围岩的支护作业施工环境更加安全，施工质量也能够得到有效保障。在进行支护设计期间，工作人员需要对实际参数进行认真参考和对照，保证所设计的方案，与实际环境施工作业需求更加贴近，全面提高锚杆安装作业可执行性[3]。其次，工作人员需要对扭矩值进行合理控制。根据以往作业经验总结出的施工作业结论，以400为界定值，将具体数值区间控制在300～400之间，从而保证在此范围值内，锚杆安装作业操作更加规范、合理。同时，在对锚杆安装进行规范设计时，为合理设计压管，形状通常设定为球形，從而保证锚杆所承受的负荷力显著增大，避免锚杆在承受巨大压力的状态下，出现变形的风险，从而最大限度保证巷道内部环境的安全与稳定。此外，将锚杆进行一体化设计，对锚杆的枝干、钻孔等部位进行优化设计，从而为工作人员规范施工提供便利条件[4]。

6 结语

综上所述，在煤矿回采的巷道施工之中，对围岩的控制工作是施工的重心，因此，研究锚杆与围岩的相互作用以及锚杆对围岩的支护理论是非常重要的。在实际工作中需要工作人员全面优化设计，因地制宜地做好围岩的控制工作，更好地进行煤矿回采的巷道建设，从而推进煤矿的安全生产，提高生产效率。

【参考文献】

【1】樊进朝.采空区侧及空巷区掘进巷道围岩控制方案分析[J].江西煤炭科技，2019（01）：86-87+90.

【2】张文阳.采掘交锋巷道围岩稳定机理及控制技术研究[J].煤炭工程，2019，51（2）：42-45.

【3】李四清.薄煤层坚硬顶底板回采巷道围岩控制技术研究[J].江西煤炭科技，2018（02）：24-28.

【4】赵富贵.煤矿孤岛工作面回采巷道围岩控制技术研究[J].煤炭科技，2018（03）：125-127.