摘要： 随着煤矿开采的加深，巷道的支护越来越困难和复杂。如何解决巷道支护的难题显得尤为重要。我国煤矿开采巷道的主要支护技术包括木支护、钢支护及锚杆支护等, 锚杆支护技术成本低技术成熟, 被广泛应用于煤矿巷道支护中, 本文主要介绍煤矿巷道支护的类型, 分析煤矿巷道与围岩相互作用之间的关系, 着重介绍锚杆支护的应用及煤矿巷道支护技术中的问题进行分析探究, 为煤矿巷道支护提供参考。
关键词： 煤矿开采 锚杆支护 煤矿巷道
0 引言
摘要：煤矿巷道是煤矿运输和开采的主要通道, 巷道状况良好与否是煤矿巷道开采的前提和基础, 巷道支护是煤矿开采的重要工作部分, 巷道的支护情况是减少煤矿事故发生和提高开采效率的重要保障, 伴随对煤矿开采量的不断深入, 对煤矿巷道支护提出更高的要求, 目前我国煤矿开采巷道的主要支护技术包括木支护、钢支护及锚杆支护等, 锚杆支护技术成本低技术成熟, 被广泛我国煤矿开采主要以井下开采为主, 随着煤矿资源需求量的加深, 煤矿开采不断深入, 对煤矿巷道的需求超过传统巷道支护的技术, 为保持煤矿巷道围岩的稳定和巷道的畅通, 我国煤矿企业开采引入先进技术和现代化设备, 在多种支护方式中锚杆支护是主要支护方式, 广泛应用于煤矿巷道中, 锚杆支护与棚式支护相比, 锚杆支护可以减少作业人员的劳动强度, 降低巷道支护的成本, 因此在巷道支护中得到应用, 但目前我国煤矿巷道支护存在一些问题, 我国需要认清问题的基础上进行相关措施的改进, 保证煤矿巷道的顺利作业。
1 我国煤矿巷道支护的主要形式
我国的煤矿开采按巷道支护对围岩的作用力不同将巷道支护分为四类:在巷道围岩表面的支护方式、支护力在巷道围岩表面和围岩内部的支护方式、可以提高围岩强度且改善围岩力学性质的支护方式和降低围岩应力改善围岩应力状态的支护方式四种
(1) 砌碴支护是我国煤矿巷道中应用较早的支护方式, 适合在大型巷道中使用, 主要是根据支护力作用在巷道表面的支护为主, 主要的支护材料分为料石、现浇混凝土等, 但该支护方式支护成本较高, 劳动强度较大, 无法适应大型围岩的巷道。(2) 棚式支护的支护力主要在围岩内部和外部的支护方式, 按照支护材料分为木支护、钢筋混凝土支护等, 但木支护已被淘汰, 按照断面可以将棚式支护分为梯形、拱形和圆形支护, 棚式支护同样是一种被动支护技术, 支护时支架无法贴合巷道表面, 控制变形能力较差, 遇到复杂地质无法满足支护要求, 加上棚式支护支护效果差, 成本高, 逐渐被锚杆支护代替。
(3) 锚喷支护发展到目前为止已有50多年历史, 锚喷支护可主动加固受风影响的围岩, 能充分发挥围岩的自承载力, 锚喷支护时煤矿巷道支护的主要支护形式, 被广泛应用于煤矿巷道中(4) 注浆加固和复合支护, 在破碎巷道中, 传统的棚式支护和锚杆支护无法满足支护要求, 可以通过围岩注浆的途径进行围岩周围的加固, 在破碎岩体内将破碎岩体加固, 改善周边围岩受力机构提高自身承载力, 可根据不同地质条件选择不同的支护方式;复合支护方式是通过采用两种及以上的支护方式对巷道进行联合支护, 复合支护方式可以做到优势互补, 更广泛的适用于不同支护方式内。但该支护方式成本和较高, 速度慢, 无法形成统一, 因此需要选择合理的支护方式才能达到预定效果。
2 煤矿巷道支护的主要理论
我国巷道支护方式的理论支护方式有多种, 在实际操作中起到重要作用, 目前主要的理论有新奥法支护理论、联合支护理论、松动圈支护理论和围岩强度强化理论等, 下面对几种常见理论进行分析:
(1) 新奥法支护理论, 新奥法支护理论主要采用需要多种支护原理, 主要依靠完成巷道的爆破, 加固存在安全隐患的围岩时主要采用锚喷支护技术, 提升围岩的自身承载力, 并将潜在巷道中的混凝岩实行加固注浆, 形成承载圈, 并将周围的巷道加密支护, 达到加固支护的目的。
(2) 联合支护理论, 煤矿井下作业环境复杂多样, 面对复杂困难的巷道, 需要提高支护的强度控制围岩变形, 先柔后刚, 进行稳定的支护手段, 联合支护广泛应用于复杂困难的巷道中, 但随着开采深度的加深, 围岩巷道的联合支护技术受到挑战, 需要多次维修才能预防围岩变形。
(3) 松动圈支护理论, 煤矿巷道在开采顾成中出现松动圈, 围岩变形的过程是松动圈变形膨胀, 因此松动圈的支护原理主要是支护变形膨胀的碎石, 膨胀范围越大, 围岩变形就会越大, 对巷道支护困难就越大, 因此需要根据松动圈大小的不同, 制定相应的支护条件和形式。
3 煤矿主要巷道支护技术的分析
随着开采深度的不断增加, 我国煤矿开采井下作业环境恶劣, 巷道中软岩占有很大的成分, 煤矿软岩巷道具有顶部岩层软, 围岩强度弱, 遇水容易造成巷道的膨胀, 对巷道支护方面有很大的阻碍, 部分煤矿顶板采用砂质类岩层, 松散且易碎, 抗压能力较弱, 当出现较大的震动时会出现崩塌的情况, 因此, 为稳定和提高巷道的稳定, 避免围岩的拉伸和变形, 锚杆支护技术提到广泛应用, 在软岩巷道中使用锚杆支护可以大大降低巷道的变形, 确保井下作业人员的安全开采。
锚杆支护技术主要是适用于被动破坏情况下的软岩, 对锚固围岩的应力状态进行改变, 可以更好的控制围岩的变形, 煤矿开采时巷道围岩应力受重力影响, 支护体承受较大的压力, 需要采取加强支护体的措施, 提高支护体的抗压力, 控制软岩巷道的大量变形;软岩巷道受应力作用容易出现膨胀的情况, 造成围岩周围不同程度的变形, 通过锚杆二次支护技术, 既可以保持一次支护的支护框架, 又可以提高支护强度, 二次支护技术不仅可以控制围岩开采中出现的大量变形, 还可以排查巷道内围岩的具体情况, 根据巷道的具体情况进行针对性的支护, 加强锚喷支护技术和锚杆支护, 加固软岩巷道。
4 结束语
综上所述, 煤矿企业随着社会经济的发展对巷道支护提出更高的要求, 不同的矿区地质条件不同, 应该选择合适的支护技术, 改变和预防巷道变形, 提高巷道的稳定性, 引进先进技术, 采用锚杆支护或二次支护措施, 实行科学合理的支护技术, 为有效提升煤矿开采奠定基础, 确保井下作业人员的安全, 增加煤矿企业的经济效益。