煤矿采煤掘进中高强支护技术应用

（神达晋保煤业有限公司 山西 036600）

前言

最近这些年，高强支护技术在煤矿开采工作中得到了广泛地应用，并且也取得了很好的使用效果，该项技术在煤矿安全生产中发挥了保障性作用，并且也提升了煤矿的产量，是决定煤矿企业都能够按时完成作业量的关键技术。所以，相关技术人员在未来的发展中，需要加大高强支护技术的探索以及创新力度，对其进一步加以优化，使其能够成为煤矿企业发展过程中的技术支撑，这样一来也能够为推动我国的经济建设奠定良好的基础。

1.煤矿采煤掘进工作中高强支护技术的应用原理

高强支护在煤矿采煤掘进工作中主要是对煤矿巷道的分析，主动支护方法价值的体现，需要通过改变悬吊原理的使用形式来实现，以此来有效强化对煤矿巷道的保护效果。其中，锚杆是悬吊的关键，要想改变锚杆的承载能力和锚固效果，就需要改变锚杆的长度、直径以及力度。借助标准锚杆间的排距作用，以巷道支护强度为基础内容，选用合理的支护参数，以此来传递巷道各方的预应力。高强支护通常情况下在巷道的顶部位置，其具有可以主动承载预应力的作用，以此来实现对巷道的加固[1]。并且，使用联合支护的方法，能够优化巷道部分的变形量，从而为巷道的安全性提供可靠的保障。

2.煤矿采煤掘进工作中高强支护技术的应用类型

(1)喷射混凝土支护技术

喷射混凝土支护技术的使用需要以高强度的支护为关键，通过使用多种混凝土来强化巷道的支护效果。在实践的过程中，主要用到的有干式喷射混凝土、湿式喷射混凝土以及水泥裹沙喷射混凝土等方法，在实际使用上述方法的过程中，需要以人工或者机械的方法来完成混凝土、速凝剂以及水泥的搅拌工作，从而在喷砂机的喷射嘴将混合料和水按照合理的比例使其混合均匀，之后将其用在矿井巷道围岩墙壁的喷射中，使其能够在巷道围岩处形成支护体。水泥裹砂喷射混凝土支护方式作为一种新兴的支护方法，需要借助水泥来对砂粒进行包裹，再用压缩法或者是泵送法来从喷射嘴中喷出混合料，从而实现高强度的巷道围岩支护[2]。

(2)光爆锚喷支护技术

在煤矿采煤掘进中，使用光爆锚喷支护技术的时候应该合理设置光爆锚喷网的参数，具体包括炸药用量、不耦合系数、实际装药的结构、最小抵抗线以及炮孔间距数值等等。在确保光爆锚喷的各项系数得以有效把控的基础之上，才能够为充分保障巷道的支护效果提供良好的环境，这样一来也能够起到加强采煤掘进安全性的作用。光爆锚喷技术的具体使用原理如下：主要是为了能够充分将锚杆的悬吊作用充分发挥出来，在围岩周边的较深位置处，使矿井巷道中的光爆锚喷网形成特定面积的加固拱，从而起到加强围岩补强效果的作用，以此来有效提升巷道深部围岩的稳定性[3]。与此同时，还可以充分发挥出组合梁的功能，其不仅能够有效改变围岩的应力环境，同时还能够加强巷道顶板荷载和底板荷载，起到控制围岩的变形程度和围岩松动程度的作用，起到支护作用。光爆锚喷技术的使用，不仅适用范围较广，同时其安全性也相对较强，能够在花费较少的成本的基础之上，起到很好的巷道围岩支护作用。

(3)联合支护技术

在煤矿采煤掘进工作中，联合支护技术的应用范围相对比较广泛，就以支架U型钢而言，其具有可伸缩性特点，通过将其和锚背支护方法有效结合起来，能够形成高强度的联合支护体。联合支护技术的合理运用，能够在一定程度上对喷射混凝土支护技术的不足支护予以补充，借助较高的支护强度以及较低的成本，规避可能出现的松动或变形现象。就锚梁网的联合支护技术而言，煤矿采掘工作的开展主要是以光面爆破为主要技术来实施的，初喷以及打锚孔等各个环节的工作的开展，能够为确保钢梁、锚杆以及钢丝网支护作业的安全性提供可靠的条件。此外，使用喷射混凝土的方法来再次完成锚梁网的加固工作，从而强化支护效果。联合支护技术的使用能够将喷射混凝土支护技术和其他技术有效结合起来，通过使用钢筋网、木材以及混凝土等材料以及U型可伸缩支架，能够实现内部与外部支护结构的充分融合，从而起到加强煤矿井支护作业安全性的作用，为采煤工作的开展提供良好条件。

3.高强支护技术在煤矿采煤掘进中的应用要点

(1)选择使用“锚网索+底板卸压槽+底角注浆锚杆”支护

①需要在顶板位置上打设锚索，借助锚索的作用，对于浅部围岩来说，深度稳定围岩能够对其充分发挥出限制作用，从而使深部顶板围岩和浅部顶板围岩之间的相互牵制性作用得以体现，使其能够形成协同变形体系，如此一来，不仅能够限制顶板浅部围岩的变形破坏作用，同时还能够对浅部围岩的应力环境予以改善，以此将单轴应力状态转化为三轴应力状态，实现了对浅部围岩位置处高应力的转移，为确保浅部围岩的稳定性发挥了非常关键的作用。②应该在两帮和顶板位置处打设锚杆，从而有效强化了浅部围岩和锚杆所形成的支护结构的范围。存在于顶板锚杆和锚索之间的两个支护壳体，其能够对顶板围岩的应力条件起到很好地优化作用，从而达到增强顶板支护效果的作用。巷道两帮锚杆长度可以为2400mm，以此来将锚杆对于两帮的支护限制作用充分发挥出来。③应该将注浆锚杆打设在巷道的两个底角位置。由于膨胀性软岩在巷道底板处比较多，其在水的作用下会影响到整个巷道的稳定性，面对这种现象，就需要在开展设计工作的时候，通过在两底角的位置处搭设注浆锚杆来予以改善，这种方法的使用能够对底板围岩的变形破裂缝隙起到封堵的作用，从而在提升巷道底板围岩整体性能的同时，还能够增强围岩的承载能力。④将底板卸压槽设计在底板中，能够通过这种方法为巷道围岩底板变形现象留出足够的变形空间，将较高的底板应力充分释放出来，同时在能够在巷道的底板处形成“弱结构”，这种结构可以有效吸收围岩的变形量，并且很好地控制应力的释放，对围岩应力场的分布予以改善，将巷道底板的应力峰值向围岩深部转移，控制巷道底板的应力在合理的范围内，以此来有效保护巷道底板。

(2)选择使用“锚网索喷+局部注浆加强”的支护方案

图1 “锚网索喷+局部注浆加强”返修支护图

借助锚索、锚杆以及注浆等方法，能够全面加固掘进过程中形成的破碎围岩，并且有效改善浅部围岩的应力状态，较好地抑制围岩塑形区域的发展速度。通过观察深部掘进巷道的实际支护情况可以得知，在巷道的拱顶、底角以及拱顶连接处和直墙的位置，巷道稳定性控制具有一定的敏感性，因此，在设计时需要用到局部注浆加强和高阻锚索深锚补强的方法来对塑性区域中出现的局部畸形现象进行全面控制，以此来有效确保塑性区域范围中围岩的稳定性，以免使塑性区域处于恶性扩展的状态，如图1所示为“锚网索喷+局部注浆加强”返修支护图。

(3)持续不断提升掘进支护人员的总体素质水平

面对目前掘进支护人员整体素质不高的现象，应该持续加大对支护施工人员培训工作的力度。充分结合掘进支护部门的实际情况来拓展培训内容和培训方式。适当降低传统理论培训工作的占比，增加实践培训。在实践培训中，可以让掘进支护人员参观具体工程项目的开展，也可以结合“以干带训”的方法，实现对掘进支护施工人员乃至上级部门的实践锻炼，以便能够更直观地提升培训效果。另外，要落实考核工作的方式，确保培训人员能够更积极、主动地参与到培训工作中。借助考核结果也便于查找培训工作中的不足，以此来更好地提升培训质量。煤矿企业掘进支护部门在实际开展培训工作的过程中，需要充分运用互联网技术，和培训工作相结合，使培训工作进入到企业内部职工的日常工作和生活中，运用职工喜闻乐见的方法来开展培训工作，以此来有效提升培训效果。

4.结束语

总之，全面落实煤矿掘进环节的支护工作，在确保煤矿巷道支护效果方面作用明显，但是，从目前具体的支护实践看来，其中仍然存在着很多问题，因此，在掘进支护环节煤矿企业应该充分认识到目前存在于掘进支护中的问题，并且要充分考虑到煤矿深度开采过程中的支护对象特点和支护方法，结合深部岩石支护力学机制，采取针对性的措施，以此来不断强化煤矿掘进支护成效。