复杂地质条件下巷道强化支护探究

张增武　 张志遥　 于得洋

摘 要：隨着开采深度的延伸，地质情况与生产条件逐渐复杂，但是多数煤矿的巷道锚杆支护设计仍然使用不够先进的工程类比法，造成设计思路保守，支护强度大于支护需求，既降低了掘进支护的效率，又增加了企业成本。本文对复杂地质条件下巷道强化支护进行分析，以供参考。

关键词：巷道;支护;探究

引言

就我国目前的煤炭资源分布状况而言，煤矿的开采越来越向着更加集中和深入的方向发展。而随着开采深度的不断增加，开采难度也会上升，在地下的挖掘过程中会遇到各种不同的地质环境，这就对煤矿掘进的支护技术提出更加严格的要求。地下开采环境需要具备一定数量的巷道，而巷道自身的重要性不言而喻，如果出现技术问题导致巷道坍塌，就会带来不可挽回的损失。

1巷道变形破坏的原因特征

煤层埋藏深、工作面超前支承压力影响大、巷道围岩强度低、支护不合理、两向不等压受力。巷道变形破坏特征为3个阶段：应力调整阶段、变形稳定阶段、流变变形阶段。

2巷道围岩变形分析

巷道围岩不仅是支护对象，更是巷道支护体的构成部分。对其的支护必须确保锚杆能同围岩构成完整的整体。因此，合理的支护设计应在确保围岩整体完整的前提下让支护体具备适度的变形让压功能，进而使得被保护体具备适度的让压功能与变形耦合功能。巷道围岩条件复杂，覆岩破坏变形后产生的 围岩应力高，传统的锚网索喷支护在动压影响下已 不满足支护要求，因此，对巷道实现卸压是必要的。 单纯依靠加大锚杆支护密度和支护强度都无法有效 支护巷道，同时也造成了支护成本的大幅度增加。

3巷道掘进支护存在的主要问题

3.1支护设备落后，不能满足作业需求

随着掘进技术以及相关机械的进步，开采量增多，这就意味着需要更加宽阔的巷道。而巷道掘进支护技术的发展跟不上巷道的发展，不能满足作业需求。当前有不少煤炭企业采取先进的防控技术，但是很多企业都忽略了对巷道掘进支护设备的更新。煤矿开采的地下环境都较为复杂，陈旧的掘进支护技术已经不能满足实际的需求，而一些企业因为种种原因而迟迟没有对支护设备改革换新，甚至使用一些寿命超限的设备，给煤矿生产带来很大的安全隐患。

3.2由于上下出口造成的冒顶事故

在实际煤矿开采过程中如果采用长壁式采煤法就需要进行巷道的回采，这样运输和回采都在一条巷道上进行，巷道顶板就会长期处于暴露状态。受到支撑压力和采动的双重影响会导致顶板受到压力增大，一旦超过一定的限度就会出现塌落的情况。在掘进过程中要避免随着工作面前移而导致的支架不断拆接的状况，要及时对支架的承载力进行检查。

4提高巷道掘进支护技术的措施

4.1结合实际选用合适设备并调好相关参数

针对目 前很多煤矿巷道掘进效率低、安全性差的问题，有必要结合实 际情况选用更先进更实用的设备，目前技术比较先进成熟的综 掘机比较适用于各类复杂地质条件的矿产巷道掘进工程。针对 这些设备首先需要让具备专业操作技术的技术人员进行操作和 管理，通过具体地质状况和工程要求设定好相关设备参数数 值，控制好设备作业过程中的振动。同时在支护结构构件时， 要为综掘机工作预留空间，做好相关工作的协调和配合，确保 掘进工作和支护构建工作协调配合进行。在设备使用管理期 间，需要对设备本身运行状况和相关参数进行监测，凭借科学 的预警规则，及时处理好各类突发状况[2]。

4.2加强支护安全管理

要想提高巷道掘进支护技术，就必须先让相关的从业人员认识到煤矿掘进支护安全管理工作的重要性，完善相关的管理制度，将责任落实到个人，在每个部门都设置相关的技术管理人员和技术咨询人员。企业应当建立健全相关的用人制度以及各种相关规章制度，制定切实可行的奖惩制度，保障相关管理工作能够顺利进行。与此同时，在进行实际煤矿开采工作之前应当加强对矿井地质以及矿井压力的勘测工作，运用相关知识建立模型以掌握地质运动和矿井压力的实际规律，设计科学可靠的巷道支护方法。对于井下的支护设备，应当选择符合国家标准的材料，按照步骤严谨安装，且进行定期的检查，及时更换失效的支护设备。除此之外，应当对相关的工作人员进行专业知识培训并定期进行考核，确保操作人员有扎实可靠的专业知识，提高支护作业的安全性。

4.3重视煤矿开采的安全宣传工作

安全是第一要义，尤其是对于煤矿开采这样一个 危险系数比较高的工作而言。煤矿巷道掘进支护设计 应当与煤矿开采工作的安全宣传结合起来，将安全宣 传工作做到位。

5巷道强化支护探究及应用

5.1煤矿掘进中的支护方式

锚杆支护的起源时间较早，是当前煤矿中应用非常广泛的一种支护技术，这种支撑方法在实际应用时根据道路的实际需求进行了优化，从而相对灵活，以确保支撑的整体效果。应用此技术主要需要多种零件，包括条带、锚定、锚定选项板、锚定杆体等，这些零件起不同的作用。巷道的拉伸和剪切阻力是用于连接螺栓尾部和矿体中的岩石层的锚板，使用时螺栓挤压岩石层以确保自身的稳定性，扩散预压以扩大与岩石的接触面积，从而确保稳定性，并防止不均匀的岩石力导致的分离和滑动等变形问题。该技术主要受压力和阻力的支持。

5.2煤矿掘进中的支护过程

在巷道顶板采用锚索支护时，需要根据层间距合理的选择锚索长度，确保采用的锚索可以进入到上覆岩石层中，起到悬吊作用，否则锚索支护起不到相应的支护作用;掘进工作开始前，需要严格准守作业桂策进行敲帮问顶，对危险源进行辨识，掘进人员应对周边围岩进行观察，当发现掘进迎头顶板存在异常时，应立刻停止掘进工作，及时进行汇报，采取顶板控制技术措施，在确保安全的前提下进行巷道掘进工作。

5.3锚杆类型与支护结构的确定

（1）组合梁：根据组合梁理论，采用高强度高预紧力锚杆将巷道顶煤以及顶板岩层组合成一个完整的组合梁，以提高该组合岩层的自承载能力。（2）悬吊：由于上部采空区的存在，采用长锚索悬吊在此特殊地质条件下是不可能实现的。因此，为悬吊和限制锚杆加固范围内的组合梁，采用锚索钢梁系统是较好的选择。

5.4锚杆预紧力的确定

锚杆的预紧力是锚杆支护的重要参数，对支护效果有较大的影响，合适的锚杆预紧力应达到以下支护效果：（1）顶板岩层中无离层发生;（2）顶板岩层中的拉应力区和拉应力值应尽量小。模型计算所选取的锚杆排距1.0m，为了获得最佳的预紧力值，通过改变锚杆支护系统的预紧力，进行支护设计参数的优化计算。

结束语

对矿井巷道掘进区域地质资料进行分析基础上，对原采用的支护方案进行评估，发现在原巷道支护方案下，巷道顶板岩层存在有离层量大，有冒落风险，对巷道掘进以及使用安全造成一定安全危险，同时掘进后巷道一次支护、二次支护时间间隔长。因此从掘进安全、效率及经济方面对掘进巷道支护方式进行优化，重点对巷道一次支护进行强化，提高了一次支护、二次支护间隔期期间顶板稳定，满足了运输巷现有地质条件下的安全生产需要。

参考文献：

[1]王吉峰.浅埋煤层大断面巷道支护技术优化[J].煤，2020，29（01）：39-41.

[2]梁小龙.掘进巷道支护优化设计及实践分析[J].能源与节能，2019（12）：187-188.

[3]张博，田素川.沿空巷道顶板结构演化过程及围岩控制技术研究[J].煤炭科学技术，2019，47（12）：68-75.

[4]曲滨.某矿软岩回采巷道围岩支护优化分析[J].机械管理开发，2018，33（12）：51-53.

[5]杨皓文，高万鹏.冲击地压矿井巷道支护的若干研究[J].当代化工研究，2018（12）：128-129.