张强
洛阳义安矿业有限公司
摘要：近年来，随着综采技术的不断发展，煤矿开采深度以及开采强度不断提高，所面临的开采环境、地质问题也越来越复杂。在煤矿井下回采过程中需要挖掘大量的巷道，巷道的通畅以及围岩的稳定性关系着煤矿的生产稳定及安全稳定，为了保障煤矿生产稳定安全，需要安全可靠的巷道支护技术。同时，随着综掘机的发展与应用，掘进以及开采工作的效率提高，也需要更为规范高效、安全可靠的支护技术。
关键词：煤矿；掘进工作面；支护技术；应用
1导言
煤炭是我国最主要的一次能源之一，我国煤矿生产的主要形式是地下开采。近年来，随着综采技术的不断发展，煤矿开采深度以及开采强度不断提高，所面临的开采环境、地质问题也越来越复杂。在煤矿井下回采过程中需要挖掘大量的巷道，巷道的通畅以及围岩的稳定性关系着煤矿的生产稳定及安全稳定，为了保障煤矿生产稳定安全，需要安全可靠的巷道支护技术。同时，随着综掘机的发展与应用，掘进以及开采工作的效率提高，也需要更为规范高效、安全可靠的支护技术。为此，针对目前实际生产中存在的支护操作不规范、效率差的问题，结合相关资料以及生产规定，对井下掘进巷道的支护原理及技术进行了研究，系统分析了锚杆支护技术的工艺，总结了锚杆支护的规范化设计、施工、监测方案，提高了煤矿掘进支护的效率以及可靠性，保障了煤矿企业的安全生产，为企业增加了经济效益。
2煤矿掘进工作面支护概述
为了有效实现煤矿掘进工作面支护工作的顺利进行，这就要求工作人员能对煤矿掘进工作面支护工作有着一个较为全面的了解，下面将针对煤矿掘进工作面支护进行详细讲解。所谓的煤矿掘进工作面支护就是通过改变周围围岩内部应力的方式，实现煤矿掘进工作面的稳定化，为煤矿开采工作提供保障。在这一过程中，工作人员应当清楚认识到，在煤矿开采中，周围岩层必然会出现一定的变化，这就导致岩层应力出现变化，不利于稳定结构的形成。这就需要工作人员通过加装其他结构或者使用部分机械设备的方式，从而使得煤矿掘进工作面支护可以充分满足煤矿开采的需要。临时支护作为煤矿掘进工作面支护中较为常见的支护技术，对于煤矿掘进工作面支护效果有着较为直接的影响。通过临时支护，从而有效延缓周围岩层的运动和力结构的变化，为后续支护工作提供一定的便利。同时，临时支护在具体支护工作中的应用，还可以使得工作人员对于煤矿事故进行一个简单的预防，有利于煤矿开采工作可靠性的提高。针对不同的工作环境，工作人员还应当采用不同的支护方式，有效保证煤矿掘进工作面的稳定性。
3煤矿掘进工作面顶板支护的重要性
开展巷道施工期间，工作面迎头顶板稳定性较差，如果没有采取良好的支护，则可能导致冒顶问题出现。主要是因为巷道施工损坏了岩层的稳定状态，容易在施工位置产生应力释放区域，应力再次布局，造成个别位置发生应力聚集的状况。针对巷道展开支护后，可以提升周边岩层的稳定性，避免周边岩层发生较大的形变从而导致冒顶问题出现。所以，巷道开挖后，需要制定良好的方案针对施工位置展开支护，进而降低巷道的形变程度，确保巷道施工的安全性。顶板支护类型能够划分成临时支护与永久支护。临时支护主要目的是在短时间内保证施工工作面的稳定性，永久支护的目的为长时间内确保工作面的稳定性。针对施工工作面进行支护主要是为了保证顶板的稳定性，避免发生冒顶问题。综掘巷道通常情况下会使用机载前探梁展开临时支护，支护能力较强。开展长期支护期间，通常会应用锚杆、锚索、网联合的方法进行支护，在顶板破碎程度较大的状况下，应采取架设钢棚等支护。
4煤矿掘进工作面支护技术的应用
4.1锚杆支护设计
4.1.1锚杆支护机理
锚杆支护的作用机理主要包括锚杆的悬吊理论、挤压加固拱理论以及组合梁理论等。锚杆的悬吊作用是利用锚杆将软弱不稳定的顶板或者破碎松动的岩石吊挂在软弱层或者松动区之外的巷道坚固稳定层，确保顶板或者破碎岩石不至脱落甚至坍塌。
锚杆的挤压加固拱作用是指在掘进巷道支护过程中，对锚杆进行等间距布置并施加预应力，锚杆之间会存在挤压，形成压缩区域。当在拱形巷道中安装预应力锚杆时，锚杆形成的圆椎压缩体将交错重叠形成承压拱，既可承受上方破碎岩石的载荷，又产生环向应力，使围岩受压状态从单轴或者双轴变为三轴，改善了承压拱应力状态。组合梁作用适用于层状岩石，是指锚杆将层状岩石连结紧固在一起，产生组合梁效应，对岩层的离层和滑动具有约束，同时提高岩层的抗弯能力。
4.1.2锚杆支护方案设计
煤矿巷道锚杆支护在施工应用前首先需要进行支护方案的设计，利用工程类比法、理论计算法或者实测法，综合考虑煤矿生产实际情况以及相关规范对各项支护参数进行设计。其中，应用较广的工程类比法以及仿真分析都首先根据施工巷道围岩物理力学性质、结构特征、地质构造等对巷道围岩的状况进行分类，依据不同的围岩选择不同的基本支护形式。根据基本支护形式以及锚杆支护理论计算锚杆杆体直径、长度、间排距、设计锚固力、角度等主要支护参数，同时确定锚杆选用的材质、型号。其次根据锚杆参数对锚固剂进行选择，确定其他搭配设备的参数。设计过程中依据初始设计、实施设计、矿压观测以及修改完善的设计流程，锚杆施工前需要进行拉力测试，以保障锚杆设计方案的科学可靠，同时谨慎使用新材料以及新技术，确保支护设计安全可靠、经济合理。
4.2锚杆支护施工工艺
4.2.1锚杆支护施工过程
在锚杆支护施工过程中，首先根据施工设计方案进行施工机具、人员配备以及施工工序安排，待掘进以及临时支护完成后，严格按照安全规范进行敲帮问顶，然后在掘进巷道围岩上进行钻孔，并按照设计方案确定钻孔位置、钻孔角度、钻孔深度，确保钻孔质量，钻孔完成后再完成锚杆的安装。锚杆安装首先要装填树脂锚固剂，然后再装入锚杆杆体，利用锚杆钻机带动杆体旋转搅拌锚固剂到规定时间后等待固化，最后套上托板及螺母，拧紧螺母施加预紧力，完成锚杆的安装工作。
4.2.2锚杆支护施工注意事项
锚杆支护需要严格执行安全操作规范，按照设计方案进行操作；按照间排距在设计位置进行钻孔，对打孔造成的孔内积水、岩粉进行清孔处理；在锚杆安装过程中，需注意安装角度合理并及时给锚杆施加预紧力；在锚固剂填充过程中需要填充密实，搅拌锚固剂过程需要持续且均匀，并按规定时间进行搅拌。
4.3锚杆支护安全监测
锚杆支护完成后，无论施工过程还是回采过程，都需进行必要的安全监测。安全监测通过锚杆测力计、顶板离层仪、单片机以及声光报警器共同完成。其中，利用布置在顶板锚杆尾部的锚杆测力计，对锚杆受力进行的实时检测，可直接显示应力参数，判断锚杆的受力状态；此外，利用顶板离层仪，检测巷道顶板的位移，每隔100m布置一组检测仪器，地质复杂区域以及掘进工作面还需增加布置数量；检测仪器连接着单片机，并将检测到的数据传输给单片机，当检测到顶板压力以及位移异常时，通过单片机程序判断支护状态异常，并控制声光报警器发出警报，达到支护安全监测的目的，确保安全生产。
5结束语
总之，伴随煤矿开采技术的不断进步，煤矿企业安全管理意识也随之增强。煤矿巷道掘进期间所用的支护技术是确保掘进作业安全的关键所在。为此，工作人员必须全面勘察煤矿地质构造，结合实际选取合理的掘进技术与掘进设备，制定出合理的支护结构构建方案，有效保障巷道掘进质量与安全，这样才能在复杂地质条件下全面保障煤矿开采工作效率与安全，促进煤矿产业的健康持续发展。
参考文献
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