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浅谈我国煤矿巷道支护的难题与对策

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：孙治刚

[导读] 摘要：由于时代的发展，我国煤矿资源的开发不断进行深入发展，巷道地质力学环境也越来越复杂，为巷道支护带来了更为严格的挑战。

        河南焦煤能源有限公司九里山矿河南省焦作市 454000
        摘要：由于时代的发展，我国煤矿资源的开发不断进行深入发展，巷道地质力学环境也越来越复杂，为巷道支护带来了更为严格的挑战。文章通过介绍现如今我国巷道支护中的各种难题，简单阐述了高应力巷道、软岩大变形巷道以及冲击地压巷道的变形破坏难题，并提出了有效的支护措施，以供后续参考。
        关键词：煤矿工程；巷道支护；问题；措施
        引言：从上个世纪50年代开始，中国就由国外引入了煤矿巷道支护技术并进行了广泛使用。
        在煤矿开采工作中，巷道支护是一项极为重要的工序，并且能够有效确保煤矿开采工作能够安全、稳定的运行。伴随矿产资源的持续开采，煤矿的数量也在不断建设，导致煤矿开采的发展逐渐加深，煤矿开采所面临的环境也越来越复杂，并且为巷道支护工作带来了很大的难题，我们有必要对其进行深入研究和讨论，以此来促进煤矿开采工作的良好发展。
        1煤矿巷道的支护理论
        1.1围岩强度的加固理论
        通常，我们所说的围岩巷道支护技术，主要是指通过对围岩应力进行调整，以此来增加围岩压力，并且不断提升围岩荷载水平的支护理论。这种围岩支护的主要优点为能够有效提高岩体的功能，并且能够有效加强锚固区的岩体峰值和峰后遗留的强度。
        1.2松动圈的支护理论
        开展煤矿巷道松动圈支护理论的主要部分在于巷道在实施开挖活动时，有可能会引发周围的岩石出现松动，并且会造成松动圈逐渐扩大。松动圈支护工作主要表示对逐渐膨胀的松动圈进行支护工作，以此来规避岩体发生破裂与松动，有效避免安全隐患，这一支护理论的形成使得煤矿巷道的支护技术逐渐变得具有针对性。
        1.3联合支护理论
        煤矿巷道联合支护理论的主要核心为按照各种防护策略，不断提高支护体的强度和硬度，从而对围岩的松动与膨胀等各种问题进行调整的策略，与此同时，还有有效提高巷道稳定性。现如今，这一措施通常被广泛使用于煤矿巷道地势与地形较为繁琐的区域。
        2煤矿挖掘巷道支护的方法
        现如今，在煤矿巷道支护中，支护方法多种多样，各种支护方法具有各种的优缺点。积极进行地质调查对具体情况进行了解，以此来选出最为合适的支护方法。
        2.1棚支护手段
        这种支护方式主要来源于上个世纪90年代初，按照结构材料的特性，选取了有关的棚支护方式。其主要包含了金属支撑结构、钢筋混凝土框架、混凝土这几种结构。伴随煤矿生产技术的不断提高，以前的混凝土结构棚支护方法以及不能对实际需求进行满足，并且安全性较低，即将被淘汰。金属支撑结构的棚式支架其刚性较好、柔软性较好、操作便利、具有较强的适应性。但是在一些地质结构较为复杂的区域，该支护方法造价高，使用效果较好。
        2.2砌体支护手段
        这种支护方式是一种极为常见的支护手段，在实际项目中的使用效果良好。其能包含现浇混凝土、混凝土砌块、钢筋混凝土这三种支架。因为砌体支护的方式是一种被动的支护手段，并且施工量较大、强度较高、造价较大，所以使用的范围较小，仅仅适合在一些硐室以及特色巷道中进行使用。
        2.3锚喷支护手段
        在煤矿巷道支护过程中，锚喷支护是一种极为常用的支护手段，其主要采用锚索与锚杆进到围岩中，以此来提升顶板结构的稳定性，并提高巷道围岩的承载能力，最大程度的规避围岩出现变形的状况。在煤矿掘进时，降低了水流、微风等其他因素的不良影响，以此来提高了巷道围岩强度，确保巷道支护具有良好的效果。
        2.4注浆加固支护手段
        在开展煤矿巷道支护工作时，注浆加固的方式也获得了普遍使用。利用高压注浆泵来进行使用，为了提升围岩以及胶结的强度，达到围岩应力的均衡分布，在超前注浆钻孔中注入固化液。使用这一支护手段，能够有效提高围岩的承载力，获得良好的支护效果。
        2.5单体液压支架与铰顶梁支护相结合
        铰接屋盖梁属于重金属材料，能够有效规避巷道支护发生变形的问题，拥有突出的优点。柱子通常安装与顶梁中部，对每根柱子的间距进行严格把控，以此来满足技术需求，最大程度展现支持效果。单个液压柱子之间的距离可达1米左右，因为单个液压支柱独立性较强，对整体支撑效果具有一定影响，所以，强化固定管理是十分必要的。这不但能够提升围岩结构的稳定与抗裂性，并且有着极大的发展空间。因为成本较低，回报率高，拥有十分宽广的发展前景。
        2.6复合支护手段
        和单一支护方法相比较，复合支护方法能够按照实际状况对两种或者以上的支护手段进行整合，最大程度体现各支护手段的优点，加强围岩的稳定性。现如今，在煤矿巷道掘进过程中，锚杆和索棚联合支护是最为主要的支护手段。和单一支护方法进行对比，这种支护效果更佳明显。然而，因为多种支护方式的联系，导致复合支护方式的成本较高、劳动力强度较大，在开展支护工作时，有可能出现支护协调性较差的问题，对支护效果产生极大影响。然而，在实际使用时还可能出现渗透现象，对巷道掘进的顺利进行产生影响。为此，应该定期开展检查与审计，不断强化巷道施工活动的监督工作，处理施工过程中的各种问题。在巷道支护中，液压支护具有极大的影响，能够替代液压支柱，对巷道支护进行处理，提升巷道安全性。在开展混凝土建设时，对于巷道顶板问题，使用单一液压支柱和矿柱结合的方式，及时解决巷道漏失问题，以此来提升巷道整体支护效果。

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        3典型难支护的几种巷道
        3.1高应力巷道
        煤矿巷道破坏主要是围岩应力和支护强度相互作用的结果，在巷道围岩应力超过了围岩强度的适合，就会造成巷道失去稳定性并形成破坏。为此，高应力是造成巷道出现破坏的主要原因。
        3.1.1高应力巷道变形破坏难题
        一般情况下，高应力巷道可分成深埋巷道和开采巷道两种类型。由于受到高内应力的作用，巷道煤岩体会发生变形的情况，其主要体现在以下破坏特点：（1）因为受到了高应力的作用，巷道围岩缓慢地从脆性变成了塑性的，特别是深部硬岩，发生了极为突出的软岩变形的特点。（2）巷道围岩变形的时间效应非常明显，流动性变化的特点也极为突出，变形累计量大，使得围岩控制更加困难。另外，一些高应力巷道拥有高强度与强冲击倾向性的特点。高应力会对脆弱性较大的围岩形成明显的冲击力与破坏，导致围岩发生极大的振动，同时还会破坏围岩的稳定结构。
        3.1.2高应力巷道支护的措施
        为了有效控制高应力巷道围岩的破坏程度，可以通过以下三个方面来不断地降低围岩应力。（1）为了顺利落实煤矿空巷的科学布局设计，尽可能在良好的地质条件下开挖巷道；（2）结合巷道的地质构造，可以利用人工施工的方法来人为地减轻巷道围岩的应力；（3）可以使用工字钢、U型钢等各种结构来直接开战巷道支护工作，提高巷道围岩的地表结构稳定性，以此来抵御巷道内应力引起的变形。与此同时，还可以使用锚杆、锚素、混凝土注浆等支护方法来有效地加固围岩，，提高围岩抵御应力的能力和自身承载力，并将变形的影响降低到最小化。
        3.2软岩巷道
        伴随中国西部煤炭资源开发强度的不断增大，软岩巷道的数量也越来越多，但是由于软岩巷道围岩具有变形速度快、变形时间较长并且数量较大的特点，为巷道支护工作的开展带来了极大的难题。
        3.2.1软岩巷道变形的破坏难题和特点
        一般而言，软岩巷道围岩变形的主要特点可分为以下几种：（1）围岩压力大，变形速率高。围岩从暴露到变形的时间间隔较短，在巷道开挖以后，有时支护时间不够，围岩变形明显，断面也明显缩小。（2）巷道变形大，变形延续的时间较长。围岩扰动的范围较广，流变特性十分明显，变形无法进行收敛；（3）一些软岩有着十分显著的膨胀特点，十分容易出现底鼓变形；（4）对水、风、压力、振动等外部因素极为敏感。
        3.2.2软岩巷道围岩支护的措施
        首先是应该对巷道位置单位开展科学、合理的支护与布局。如果因为施工需求必须在软岩地区进行开挖，则应该重视尽量规避高应力区域，并且选择拥有良好岩性的岩层实施开挖工作。此外，还应该为变形留下充足的空间，并进行科学的选择巷道位置，持续完善支护断面的布置，实现加强软岩巷道支护的作用。其次，应该从整体角度来提升围岩的强度。软岩的强度较低、难以支护是极为突出的特征，因此有必要不断提高围岩的强化，从根本的角度来处理围岩难以支护的问题，比如：锚杆和锚素的支护都是较为常见的，能够良好控制围岩变形的支护方法。此外，巷道围岩应该及时进行支护和封闭。在对软岩变形特点进行考虑的基层上，在开挖巷道时，有必要良好开展围岩的支护、保护措施，例如：及时断水、排水策略，良好进行喷浆封闭，实现底板水泥的硬化工作，规避风、水等各种因素对围岩产生影响，有关支护策略应该有效实施，对围岩巷道的变形进行有效控制。最后，应该科学的开展支护设计。软岩巷道拥有极大的软弱与流变性，所以，软岩巷道的支护结构有必要和围岩变形形成良好的协调，利用分压、加固和支护等方法来不但提升围岩的承载力。另外，开展围岩的一次性支护工作，对软岩巷道实施支护，除保证支护结构的高强度和刚度以为，还应该保证支护结构能够一次完成，使得对围岩变形的破坏能够得到最小化。
        3.3冲击地压巷道
        由于中国煤矿开采的工作的持续深化，开采的强度也在持续增加，冲击地压的事故发生率也在不断加大。冲击地压形成的机理十分复杂，并且具有较多的影响因素，危害较大。
        3.3.1冲击地压巷道的来压特点
        一方面，冲击地压剧烈性来压，一般具有极为突出的动力特点，瞬间就能把几十米的巷道摧毁，使较多的煤岩体随之跑出，导致巷道断面发生堵塞。另一方面，在预兆和可预测性方面，突发性较强的压力并没有极为明显的特点，大部分是突发性攻击，不能及时采用支护策略。另外，冲击压力具有极强的破坏性，冲击压力能释放出许多的冲击能量，造成巷道塌陷、设备损坏，甚至有可能还会出现人员伤亡的现象。
        3.3.2冲击岩巷支护问题的有关措施
        煤矿巷道冲击地压和巷道高应力、冲击载荷、围岩结构和实际支护结构密切联系。所以，想要处理冲击围岩巷道的支护问题，一般应该从以下几个方面来进行。（1）在铺装巷道的时候，应该尽量和高应力区域错开；（2）在选择减少围岩应力的方法的过程中，应该保证卸压方式具有合理性；（3）科学合理的改变围岩性质，以此来提升围岩的完整性，从而有效减弱岩石冲击倾向；（4）为提高巷道支护质量，科学选择巷道支护形式，合理布置巷道支护参数。在具体开展围岩挖掘的过程中，有必要严格遵守高承载、软支护、强稳定性的原则，从整体角度实施巷道支护工作。
        结论：综上所述，在煤矿开采过程中，巷道支护是不可或缺的重要组成工作，科学合理的巷道支护可以不断加强巷道的稳定性，并且还能良好地保证安全生产，并且有利于提高巷道掘进效率，使得采煤工作更加高产、高效。但是，目前我国对于这方没得研究还极为缺乏，想要最大程度落实煤矿巷道的支护工作，有必要充分了解巷道变形的机理，并结合煤矿的实际地质状况因地制宜的对巷道进行布局，并使用具有科学性与合理性的方法进行支护，以便能够更好的确保矿山的安全生产。
        参考文献：
        [1]王权伟.我国煤矿巷道支护的难题及标准研究[J].化工中间体，2019，000（016）：36-37.
        [2]周效文.煤矿巷道掘进支护技术存在的问题及对策[J].中国石油和化工标准与质量，2019，039（017）：240-241.
        [3]吴晓峰.浅谈煤矿巷道支护技术的研究及应用[J].科学与信息化，2017，000（036）：P.73-73.
        [4]胡小林.我国煤矿巷道支护的难题及标准研究[J].中国石油和化工标准与质量，2019（16）.