井下巷道掘进支护技术分析与应用研究

金泽平,彭顺华,文超

摘要：在煤矿开采工作过程中，由于受到地形条件和掘进技术等方面因素的影响，造成井下巷道掘进工作过程中，经常会存在一些安全隐患问题，因此必须要做好巷道支护工作。基于此，本文结合土城矿开采工作案例进行分析，对巷道掘进支护技术及其相关应用方法进行研究，充分保证巷道掘进工作效率和安全性，为后续类似工作的顺利进行提供借鉴。

关键词：煤矿井；巷道掘进；支护；应用

在近几年的发展过程中，随着我国煤矿开采事业的不断向前发展，在煤矿开采工作过程中，所使用的各种开采技术和开采设备层次越来越高，井下巷道断面结构不断扩张，煤矿巷道开采工作过程中周围围岩结构的稳定性越来越差，巷道变形量不断加大，尤其在遇到一些特殊顶板工作条件下对整个煤矿巷道支护工作带来了较大的影响。当前我国煤矿巷道支护工作过程中，通常采用的是锚杆锚索联合支护工作方法，实现对煤矿巷道周围围岩结构变形问题的有效控制。对于特殊条件下的煤矿巷道结构而言，我国相关研究工作人员作出了大量的研究工作，同时提出高预紧力锚杆支护工作概念，同时通过实验证明分析出锚杆支护体系结构构成情况，可以有效控制煤矿巷道产生的变形问题。

1工程概况

本次土城矿开采煤层底板至巷道顶板的覆岩结构中，以泥岩和粉砂岩为主，随着开采深度的增加，巷道围岩被破坏，造成重力应力场在围岩内不断发生变化，原有锚杆、钢带等支护工艺承载不够，从而致使巷道发生严重变形。通过支护设计优化处理之后，巷道的服务年限得到适度提高，减少了巷道维修工程量。通过对巷道进行补强支护，支护强度得到极大提高，从掘进期间至巷道回采结束，实现了零巷修。

2煤矿巷道掘进支护存在的主要问题

2.1支护工作稳定性不足

当前我国各大煤矿开采工作单位在煤矿巷道掘进和支护工作当中，为了有效缩减自身的经济成本投入量获取经济效益，在巷道支护工作当中没有完全依照标准的支护工作要求来加以开展，选择一些劣质材料或者功能效果较差的原材料来加以使用，进而造成了整个煤矿巷道的支护工的效果不符合开采工作要求。由于煤炭开挖工作当中经常会受到地下环境因素的影响，如果煤矿巷道的支护结构稳定性不足，会直接造成整个掘进工作安全性下降严重的情况下，甚至会造成整个巷道坍塌，形成更加严重的安全事故，对煤矿开采工作单位造成更大的经济损失。不但如此，还存在部分煤矿开采单位在这份工作正式开始之前，并没有做好相关的准备工作，同时没有对掘进区域的地质条件状况进行全面考察和分析，单纯依靠自身的工作经验来进行判断，最终无法充分发挥出煤矿巷道支护工作的最大化效果，进而产生了更加严重的安全事故[2]。

2.2地质构造因素影响

在煤矿巷道的掘进和支护工作当中，由于受到自然条件因素和外部因素的影响，造成巷道的掘进工作效率受到一定的干扰。在煤矿巷道的掘进和支护工作当中，必须要充分考虑到煤矿巷道自身地质条件的构造状况以及相关的影响因素，这一问题直接关系到了煤炭资源开采工作的效率和稳定性，如果地质条件构造情况良好，则整个巷道掘进工作效率也会大大提升，相反对于一些复杂的地质条件，煤炭开采工作单位需要采取必要的支护工作技术来加以保障，有效保证煤矿巷道结构的安全性和稳定性，全面推动掘进工作速度，同时缩短工作时间，全面保证煤矿巷道掘进工作的安全性，以此来推动煤矿巷道开挖工作的顺利开展。

3巷道掘进支护施工技术的具体应用分析

3.1支护方案

在煤矿巷道支护工作过程中需要遵守以下几个方面原则：第一，一次性支护原则。依靠煤矿巷道开挖工作之后的初次支护控制工作方法，需要尽可能防止出现巷道整修。第二，有效考虑到原有岩体结构的多方向受力工作状态，需要全面提高支护材料的强度、支护体结构刚性程度，有效保证整个施工的可靠性，降低支护体结构密度提高断面掘进工作速率。第三各构件相互之间形成配套，其中主要包含托板螺母钢带以及锚梁等材料规格，需要和力学性能之间形成匹配，需要充分重视预紧力的扩散作用，保证裸露在外部的围岩结构均受到主动支护作用所形成的压力。

3.2支护方式的选择

不同的锚固工作方法锚杆附加应力场的区别相对较大，端部锚杆体的长度方向需要保持对等同时锚杆的受力，对于位移结构的分离层以及变形量不敏感，支护体结构的刚性程度相对较小。加强锚固范围可以有效控制后壁层的区域压力大小，在整个受力作用范围上，相比于一端锚固作用力更小，全程锚固应力应变受力沿着锚杆的长度方向，和岩体结构内部分布方向保持相同。支护体结构对于围岩结构的分离层和滑动变形量更加敏感，支护体结构的刚性程度更高。本次试验巷道顶板结构作为多层岩体结构交替复合而成，有效考虑到锚杆加固组合梁的作用条件，全程锚固作用可以保证锚固工作范围内部各岩层结构形成一个完整的整体，可以有效控制煤矿巷道围岩结构的变形量和位移大小，同时可以进一步提高锚杆支护体系结构的刚性程度。保护体结构的使用可以有效防止因为承受水平剪应力而产生的剪切破坏性问题。因此，在本次大断面复合顶板巷道加固工作过程中，选择的是全场锚固方法，不同锚杆之间的间距应力大小分布有所不同，锚杆之间的间距过大所形成的压力区域相互独立，同时整个支护体结构不是一个完整的整体，锚杆之间的间距较小锚杆预应力之间相互叠加会形成一定的材料浪费问题。通过合理的间距控制可以保证锚杆在对应压力区域范围内相互之间形成连接，有效形成一个完整的支护体结构

[4]。

3.3锚杆支护施工技术应用

锚杆支护技术在应用过程中，主要工作原理是采用支护工作方法，将内部所产生的应力直接扩散到其他区域，可以有效保证受力可以均匀分散，提高巷道结构的整体稳定性。在一些硬度相对较小的岩层结构当中进行作业过程中，需要对支护工作方法进行有效选择，主要分为以下几个方面步骤： 

第一，在岩石巷道周围设置出相应的支护网结构，根据岩石硬度大小的差异性，采取不同的支护方法，组合梁连接锚杆经常被使用在岩石硬度相对较小的区域，以此来有效保证围岩巷道结构的整体硬度和稳定性。
    第二，在完成支护工作之后，需要针对巷道结构进行支护工作叠加，可以选用柔性支护方法来进行二次支护，以此来最大限度上降低支护过程中所产生的安全事故，保证煤矿巷道支护工作的效果和稳定性。

第三，需要尽可能发挥出支护设备的功能与效果。相关工作人员在进行巷道支护工作当中，必须要对锚杆材料进行合理选择，根据煤矿巷道具体的条件构成情况，对锚杆支护材料进行针对性选择。比如，可以在普通锚杆和专业锚杆之间，依照煤矿巷道周围的岩石条件状况进行合理选择，同时在针对一些比较复杂的岩石结构支护工作当中，可以对锚杆进行加厚处理，以此来全面提高煤矿巷道支护工作的效果和稳定性。

4结语：

综上，通过本次巷道支护处理之后，整个巷道美观、安全生产标准化得到提升，彻底解决了巷道支不住的问题，顶板得到有效控制，安全性得到提高，杜绝了顶板漏矸现象。同时，提高了回采时回风巷替棚速度，满足了辅助运输能力，减少人工运输物料距离，降低了职工劳动强度，职工出勤率得到提升，材料和人工成本投入明显下降。

参考文献：

[1]赵紫东.煤矿巷道掘进和支护技术的质量探讨[J].江西化工,2020(03):436-437.

[2]蒋传田.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2018(06):153-154.

[3]赵凤岩.煤矿巷道掘进施工与支护技术[J].能源与节能,2017(12):129-130.