煤矿深部开采巷道支护设计研究

赵丰

（山西煤炭运销集团四通煤业有限公司，山西 临汾041000）

1 引言

为了使煤矿深部巷道开采能够有序的开展，进行必要的巷道支护设计有着非常关键性的作用。深入分析和研究煤矿深部巷道支护设计方案，可以使企业的管理人员能够充分地了解煤矿具体情况，切实提升资源利用率。因此，本文重点分析煤矿深部巷道支护设计的实际情况，提升设计水平，最终可以促进煤矿开采领域的高速发展。

2 煤矿深部开采巷道支护设计的重要意义

深入研究煤矿深部开采巷道支护设计，可以更好地实现煤矿内部各项资源的有效利用，同时能够有效地改善生态环境质量。在巷道开采的阶段中，设计人员需要进入到施工现场对整体的煤矿岩土情况进行了解，从而在设计阶段能够把岩体三箱应力转变为双向应力，确保煤矿深部的能量能够有效释放，减少应力对结构产生受力的不利影响。在煤矿深部开采中，结构中的压力和施工应力会受到压力的影响，会导致岩土破裂的现象。因为对开采巷道支护设计进行研究，对提升整体深部结构的承载力有积极作用，巷道施工环节，设计人员需要进入到现场了解煤矿深部岩土的具体状况，将岩体三向应力直接转化成为两向应力，确保煤矿深部的能量能够有效释放，避免给内部的围岩结构造成不良的影响。煤矿深部巷道受到结构内部空间的压力与施工等问题的影响，会导致岩体出现破裂的问题，无法保证现场施工进度。因此，煤矿深部开采巷道支护设计人员应该采取必要的措施来提高承载性能，避免在开采中出现裂缝的问题【1】。

3 煤矿深部巷道支护破坏形式

在实践过程中，煤矿深部巷道支护破坏形式主要是由于项目地质不同，存在很多种形式，以下对这些形式进行分析。

3.1 巷道围岩变形量大

煤矿深部巷道破坏问题出现的主要原因就是巷道周边土地结构存在破裂的危害，如果存在破坏严重的情况，会导致非线性变形问题的出现，煤矿深部资源无法有效地开采和应用。煤矿深部巷道周边分布着大量的岩体材料，如果不能有效地处理，会导致周边岩体损坏比较严重，导致岩体变形量过大，最终造成巨大的事故问题。为了能够有效地缓解煤矿深部巷道的变形问题，一般需要应用锚柱支护的结构形式，在航道周边区域设计锚柱结构，可以避免周边岩体变形，具备较高的承载性能。

3.2 锚杆失稳

在煤矿深部开采巷道支护设计环节，设计人员根据实际情况应用锚杆、锚索联合使用的方式，其可以有效地预防巷道周边岩体损坏的情况。在具体操作环节，为了确保锚杆、锚索的应用性能得到提升，设计人员要选择合适的锚杆与锚索支护技术参数，提升其结构强度性能。如果煤矿深部巷道破裂的范围比较大，而锚杆、锚索支护性能比较差，就会导致安全事故的发生，造成巨大的损失。煤矿深部巷道支护结构损坏很多都是因为锚杆支护效果较差，进而导致周边岩体脱落的问题，锚索、锚杆支护性能难以达标，支护效果无法发挥出来。

3.3 巷道底鼓损坏

煤矿深部巷道开采施工环节，因为巷道底部位置通常不会设置支护结构形式，在底部应力集中的情况下，会导致结构损坏严重的情况，开采工作难以顺利进行。巷道底鼓是进行煤矿深部巷道开采的关键性位置，一般而言，如果巷道和工作面距离在100m的情况下，会导致巷道底鼓问题的存在。在开采实施环节，如果不能有效地处理上述问题，会造成掘起后底的情况发生，严重影响开采工作的效率和质量，还会大大缩短巷道使用年限。因此，煤矿深部巷道设计工作人员在设计时，要结合实际情况采取必要的预防处理措施，进行必要的底部预防处理，消除底鼓的问题【2】。

4 煤矿深部开采巷道支护设计实例分析

4.1 工程概况

某煤矿企业处在我国西部地区中，开采深度可以达到1 100m左右，在具体开采环节，某地区域内的巷道损坏极为严重，在开采范围内巷道需要进行每年3次的维修。因为整个开采范围内，变电所供电无法达到正常使用的需要，严重阻碍了深部巷道开采工作，同时也会导致支护安全无法保证。为了消除这些问题，煤矿开采单位在逐步进行新掘巷道施工环节，要进行巷道断面优化配置，一般确定为宽度3.8m、高3.6m。因为巷道位置上的稳定性无法达标，工作人员应该进行必要的维护与管理，可以改善原有拱形结构形式，应用三心拱或半圆拱型的结构形式。断面优化环节，设计人员要加强高度尺寸控制，保证在3.5m以上。

为了能够全面提高支护的安全性，避免过多维修，煤矿单位应该选择使用高质量的支护施工材料，可以大大提升支护结构的性能。因为煤矿深部巷道开采周边岩体结构变形比较严重，设计人员在明确设计方案的过程中，应该合理选择支护结构形式，并且应用高性价比的支护施工材料，以提升资源的利用率。此外，施工材料应该使用统一性的，可以大大提升结构的稳定性。一旦发现存在任何支护损坏的情况，及时与生产厂家联系，并且及时采取必要的措施以提升结构性能【3，4】。

4.2 支护与断面设计

锚杆、锚索等支护方式是煤矿深部巷道开采常用的方式，通过应用这种支护方式能够提升整体的结构能力。在具体施工中，针对损坏严重的位置，则可以采用钢丝网、钢筋梯子梁等形式对其进行支护。同时，还可以采用泥浆注入的方式在巷道周边区域防护。

通常，锚杆需要选择使用左旋螺纹锚杆材料，其长度在2 300mm、直径为23mm，锚索长为6 200mm。锚杆间隔距离一般以850mm×1 100mm为宜，锚索间距与排距控制在1 700mm×2 100mm为宜。锚杆托盘通常需要应用350mm×450mm×9mm的钢板来制作支护结构，可以全面提升护顶效果，锚索托盘应用的是长380mm的U18型钢材料进行制作，需要把钢筋梁和金属网来进行护顶施工，然后进行喷浆操作，并且要严格控制喷浆施工厚度。

从工程的实践经验分析可以发现，煤矿深部巷道开采环节，进行必要的巷道断面优化配置，可以提升开采工作效率和质量。从断面的具体情况分析可以发现，进行必要的优化，可以使内部结构应力更加均匀，使巷道承载性能得到有效的提升。巷道底角需要设置弧形的结构形式，要随时监测周边巷道内部应力变化情况。本次的煤矿深部巷道开采环节，采用优化断面的形式，可以大大降低结构的剪切应力，底鼓问题也得到有效的缓解，综合效果比较好。

4.3 实验结论

为了能够全面提升结果的正确性，在煤矿生产单位设计中确定为弧形底角的巷道断面结构形式。在运输环节，可以将巷道断面确定为直角形。在本次煤矿的开采过程中，因为巷道支护参数和方式比较明确，进行周边岩体结构变形数据的监测，可以使最终结果更加准确。具体的数据详见表1。

表1 煤矿深部巷道岩体变形情况

煤矿深部开采巷道周边岩体结构出现损坏的主要原因就是支护损坏，为了能够全面提升支护结构性能，设计人员要充分了解巷道周边岩体结构的变形量，适当地增加锚杆长度尺寸。此外，还应该将巷道底部设置为弧形底角的形式，从而避免应力集中的问题出现，消除底鼓问题，确保巷道更加安全和稳定【5】。

5 结语

综上所述，深入研究煤矿深部巷道开采设计方式，可以提升开采的工作效率和质量，使开采工作顺利进行，可以全面提升经济效益和社会效益，促进我国煤矿开采领域的高速发展，推动社会进步。