煤矿掘进支护问题及处理方法研究

　　摘 要：煤矿安全一直是国家和社会关心的重点，相较而言巷道掘进是事故发生的高发地点，因此对于巷道掘进支护问题的研究具有十分重要的意义。分析了巷道掘进支护中常见问题及应对措施，并重点分析了锚杆支护在巷道掘进支护中的应用。
　　关键词：煤矿掘进；支护；问题；处理方法
　　煤炭为中国的主要能源，虽国家正大力提倡绿色能源开发建设，但在很长一段时间煤炭仍然会是中国的重要能源结构。目前煤炭开采的速度有所减缓，但浅部煤炭资源已日渐枯竭，进入深部开采成为不可避免的趋势，进入深部开采后地质条件会更加复杂，高地应力作用下的巷道围岩变形严重，尤其是对于巷道掘进支护来说，巷道开挖后能否及时支护及支护体能否控制围岩变形，这将是巷道安全掘进的难点，也是重点。
　　1.煤矿巷道掘进支护中常见问题
　　1.1巷道布置方式与形式的转变
　　随着科学技术与煤矿支护理论的不断发展，煤矿巷道布置方式与巷道形式也在发生重大转变，不再固守某一固定的形式与布置方式，而是根据煤矿生产的需要来进行相应调整。以往受支护技术及支护设备的限制，巷道布置多选择在顶板条件好、岩性较硬的岩层中，这能够提高围岩的稳定性，但同时也大大增加了巷道掘进的难度。近年来巷道布置方式逐渐向煤巷转变，煤巷掘进速度快，但也要求有较高的支护质量，这对巷道支护体来说是一次挑战。
　　1.2支护难度增加
　　近年来随着开采速度不断增加，国内大多数煤矿开始逐渐进入深部开采，深部开采的地质条件更加复杂多变，而且高地应力作用下的巷道围岩更加难以控制。同时，高地应力的作用对巷道支护体的承载能力也提出了挑战，一般传统的支护体承载能力较低，很难满足深部巷道的支护强度要求，特别是巷道掘进中的临时支护，其支护强度的高低直接影响到掘进工作的安全。
　　1.3巷道支护方式的更替
　　巷道布置与断面形式的转变对应的也应该调整巷道支护的形式，传统的巷道掘进支护设备强度和刚度等特性不能满足深部巷道掘进施工，如快硬水泥锚杆、钢丝绳砂浆锚杆等支护设备已跟不上煤矿发展的需要。深部开采具有复杂多变的地质条件，巷道支护方式也应顺应煤矿深部开采的特点进行改进，更新煤矿支护设备。因此，进行掘进巷道支护的机械化施工是煤矿未来发展的方向，也是现在煤矿巷道掘进支护中存在的问题。
　　1.4巷道掘进衔接问题
　　与以往传统开采方式不同，现代煤矿开采的一大特点就是多巷道布置，多巷道布置导致了巷道掘进的衔接问题，涉及到工作面的接替、采区的接替及开采水平的接替。工作面的接替能够正常投产，主要是设备安装与投送的速度，另一方面就是巷道掘进的衔接。为保证掘进工作的快速有效衔接，必须对矿井整体状况做一个周全的考虑与设计，否则就容易出现巷道掘出后相关的机械设备没有投送到位，工作面不能按时进入生产阶段，造成较为严重的人力、物力浪费，蒙受较高的经济损失。
　　2.应对措施分析
　　2.1采用先进支护理论与支护设备
　　煤矿巷道支护也应该与时俱进，引进先进的支护技术与支护设备，而不是一直沿用老一套支护方法与支护设备。原有支护体系不仅支护效率低下，而且还存在很大的安全隐患，尤其是进入深部开采之后，一些原有的支护方法与设备已经不适合在深部巷道掘进支护中应用，因此有必要学习和采用先进支护理论与支护设备，从基础上保证施工的安全进行。
　　2.2掘进支护中应用吊环式与吊链式前探梁
　　巷道掘进支护强调临时支护的效果，临时支护中应用吊环式前探梁来对支护体进行加固，确保支护体发挥正常的围岩控制作用。吊环式前探梁拥有3根吊挂式的前探支架，3根吊挂式的前探支架分别沿着巷道中线与巷道两侧布设，间距不超过1m，这样就保证了整个巷道顶板都在控制范围以内，前探支架也需要通过相关设备进行固定，每根前探支架的固定点数最少为2个。前探支架支设后会与巷道表面之间存在间隙，为进一步稳固前探支架结构，需要在二者之间的间隙进行充填，充填材料选取矿用的方木、构木或木楔等材料。
　　2.3锚杆支护技术在煤矿掘进巷道中的应用
　　锚杆支护在巷道支护中的应用已经相当普遍，并且已经建立了一套比较成熟的支护理论体系，该技术灵活性较强，对复杂地质条件的巷道支护适应性较强。巷道开挖后会破坏原有的应力平衡状态，巷道围岩部分区域会出现应力集中，顶板发生离层与滑动，处于不稳定的状态，而锚杆支护的作用能够给巷道施加围压，将顶板岩层悬吊在深部稳定的岩层上，并能够抑制围岩的进一步变形，达到巷道支护的目的。在锚杆支护的基础上对围岩进行注浆加固能够取得良好的支护效果，适合深井高地应力作用下的巷道掘进施工。注入的浆液能够封闭裂隙，改善围岩的物理力学性质，提高围岩的承载能力，并且所注入的水泥浆液还能够改善锚杆支护的受力状态，进一步提高锚杆的支护效果。锚固与注浆联合支护的初期，围岩仍然可以通过变形释放一定的弹性能量，变形程度不能过大，以防影响后期的支护施工。
　　3.结语
　　就目前的巷道掘进施工而言，应在保证施工安全与施工质量的前提下，尽量减少巷道掘进的成本，但也不能只追求经济利益而忽略掘进施工的安全。针对目前巷道掘进支护中存在的问题，采用先进的支护技术与支护设备，使临时支护与永久支护相连接，如采用技术理论已经相对完善的锚杆支护方式，拥有其它支护不具备的优势，锚杆支护能适应复杂的地质条件，以锚杆支护为基础的锚固与注浆联合支护能够改善围岩的结构性质与受力状态，初期支护与永久支护相互协调配合，充分发挥围岩的自承能力，符合今后深部巷道掘进支护的特点，应进行大力的推广与应用。
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　　作者简介：张红涛（1971.8—），男，平顶山人，平煤职工大学机电一体化专业毕业，就职于平顶山天安煤业股份有限公司二矿，从事煤矿采掘工作。