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破碎煤层巷道掘进及支护技术研究秦常浩

发表时间：2021/7/1 来源：《文化研究》2021年8月上作者：秦常浩

[导读] 随着科学技术的不断创新和应用，目前的煤炭巷道掘进技术正在不断发展，其中破碎破碎煤层巷道掘进及支护技术的研究已成为煤炭开挖的热点。需要采取有效的措施提高煤炭开采的效率，促进我国煤炭工业的发展，实现持续发展。

河北能源职业技术学院矿产资源与建工系秦常浩

摘要随着科学技术的不断创新和应用，目前的煤炭巷道掘进技术正在不断发展，其中破碎破碎煤层巷道掘进及支护技术的研究已成为煤炭开挖的热点。需要采取有效的措施提高煤炭开采的效率，促进我国煤炭工业的发展，实现持续发展。
关键词：破碎煤层，巷道掘进，支护技术
        引言
        目前，我国煤炭工业的开采深度和广度正在逐渐增加，并且采矿在地质结构复杂的地区进行。我国的煤炭使用量也越来越多，矿山开采的压力也越来越大，巷道顶板的事故也不烦发生。在煤层压力和各种应力的影响下，选择和维持煤矿巷道支护，要通过有效的方法提高其支护强度。根据实际的施工情况以及对破碎顶板的分析，在提升掘进效率的同时确保生产的安全。
       一、破碎煤层道路上围岩的承载控制原理
        （1）道路周围岩石内部和外部承载结构的模型
        内部承重结构是指由支撑构件在道路的浅围岩中形成的支撑结构。外部承重结构通过预应力的长锚索表示围岩的弹性区域。承重结构由围岩中的围岩和锚索固定范围内的塑性区和弹性区中的围岩组成。
        在环境岩石应力分析中，内部承重结构通常位于应力减小区域。是辅助的承重结构，可支撑一小部分围岩应力，并主要向外部提供径向支撑，促进承重结构的形成和稳定性；外部承重结构位于深处的岩石应力集中区域，该区域可承受大部分岩石应力并保护内部承重结构，为了便于分析，可以将内部和外部承重结构的模型简化为厚壁圆柱体模型。
         （2）内外轴承结构的协同控制
        在松散破碎的煤层中，巷道两侧的稳定性非常差。根据自然平衡拱理论，平衡拱的跨度在道路剪切破坏后会增加，这对屋顶的稳定性产生了很大的不利影响。极易发生分离和滑移，围岩两岸的垂直应力急剧上升，加剧了对围岩两岸的破坏。因此，在控制巷道周围岩石的稳定性的过程中，必须充分考虑路侧与屋顶之间的相互作用机理。通过增强道路软弱的屋顶的承载能力，从两侧地层施加的压力会传递到较深的部分，垂直应力之间的传递也在不断的减弱。同时，对于道路两侧围岩的支撑力也在不断的增强，减少了两侧的破碎变形的出现，增强了屋顶两侧浅部的支撑效果，实现了“顶板支撑”。内、外部结构改善了巷道周围岩石的完整性以及承载能力，有效地预防了周围岩石的变形发现。
        二、巷道的掘进时间
        在煤矿巷道施工过程中，有必要选择最佳的巷道施工时间，在上层施工过程中，将其分为两个阶段。顶板运动的演变采用不同的方式，在开采的过程中，岩层的承载力也是一直在发生改变，煤层的支撑压力也受到了极大的影响，如果不加以保护，煤层将变形，从而导致安全事故，并且不利于巷道的维护。同时，在旧顶板从顶部坍塌之后，运动通常处于相对稳定的状态，并且通过重新分配支撑压力来确保每个压力。此时，巷道掘进可确保维护效果，因此，在上部塌陷后的顶板移动阶段是进行道路开挖的最佳时间。为了在施工过程中灵活控制施工时间，在施工过程中保持良好的支护效果，防止安全和破坏围岩，在每个阶段都要进行一定程度的掘进。

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这种方法增加了建设成本和支护难度，但从长远来看，可以有效减少后期维护量，大大提高了采煤效率，增加了利润。
        三、破碎煤层巷道支护技术分析
        （1）灌浆加固
        首先是灌浆设备与泥浆比。第一，灌浆设备。在注浆结构中使用气动注浆泵时，需要控制好注浆压力。第二，浆料的比例。需要对注浆水水泥质量比、水玻璃与水泥浆的体积比、注浆水水泥浓度控制在合理的范围内。其次是灌浆过程。注浆钻孔只要完成施工，需要把注浆管埋入钻孔中，然后进行密封。灌浆管的末端需要和流量控制球阀相连接，使用灌浆软管连接高压灌浆泵的出口，打开注浆泵和流量球阀以进行高压注浆。最后，对灌浆压力进行调整。灌浆压力主要是通过控制注浆泵的供气量来达到的。在灌浆初期，灌浆压力上升相对较慢，可以用较大的泵体积注入，而在灌浆后期压力相对较快上升时，可以使用较小的泵体积进行注入。
       （2）管棚超前支护
        管棚超前支护主要是在工作面煤壁的设计顶板位置上建立高级支护孔，并在顶板上安装高级支护以对工作面的高级应力区进行高级维护，减少应力对其的影响。第一，在工作面煤壁的设计顶板位置上建造一系列高质量的支护钻孔。钻孔在煤壁上进行垂直布置。需要控制好垂直角度偏差、支撑孔深度、直径和孔距。第二，钻孔完成后，用固定的三分之一，一个MSKC23/38和两个MSK23/80填充孔的底部，并填充直径28mm的空心圆钢和每个圆钢段的长度为1.2 m，通过螺钉将圆钢的两个相邻部分连接起来，每个钻孔中总共安装4种圆钢。第三，安装圆钢后，使用便携式钻头进行固定和预紧，预紧力为200N，确保稳定安装高档圆钢，两种圆钢的裸露端均使用一个1.8 m长的槽，并将钢和锚杆固定在顶板上。第四，当管棚完成施工，工作面长度达到4.0 m时，预装两排管棚，相邻的两排管棚错开，堆叠距离为1.0m并一直持续到工作表面完全越过受损区域为止。
        （3）锚杆支护伏支持
        在选择巷道支护的方式时，支护方式与煤层的实际分布需要相结合，并且运用合理的参数，可以确保巷道支护的有效性满足安全生产的要求。与传统形式的支护相比，锚杆支护是一种如今非常常用的支护方法，具有更明显的技术和经济效益。锚杆支护可以利用围岩来提高承载能力，有效地保证轴承体的综合承载能力。锚杆支护方法在道路周围保持其状况和长期稳定性，以在变形发生之前有效地对其进行改善。在相同的地质条件下，锚杆支护可以抵消环境压力，同时可以根据不断变化的法律法规有效地进行设计，并了解整个支架系统的工作条件确保质量。
        结语
        总之，巷道是煤矿深层开采中的一种常见道路，可以合理有效地支撑松散破碎的煤层道路，对提高矿山产量和安全生产具有积极意义，为矿山生产的安全发展提供有力的保障，矿山管理者必须加以重视，结合矿山的实际情况探索目标道路的开挖和支护技术。
参考文献
[1]李博, 王利. 破碎煤层巷道掘进及支护技术研究[J]. 煤矿安全与环保, 2019, 001(002):P.19-21.
[2]王国柱. 破碎煤层巷道掘进及支护技术研究[J]. 机械管理开发, 2018, 33(12):165-167.
[3]申继伟,琚红波.松软破碎煤层巷道掘进和支护施工技术研究[J].煤,2017,26(05):38-39.