煤矿开采矿压显现规律及巷道支护技术

曹志

淮河能源集团煤业公司潘二煤矿      安徽   淮南   232091

摘要：煤炭资源紧张逐渐加剧和开采深度加深已成为煤炭行业现状。随着支护材料和采煤设备的不断发展，矿压的防治技术也越来越成熟。然而，常用的分段保护煤柱工作面布置技术从根本上制约了矿区煤炭回收率的进一步提高，需要优化传统的长壁开采工作面布置技术。沿空留巷技术作为一种无煤柱开采方法，可以消除工作面开采过程中断面煤柱的设置，在确保安全矿压的前提下，供邻近工作面连续使用。基于此，本文章对煤矿开采矿压显现规律及巷道支护技术进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：煤矿开采；矿压显现规律；巷道支护技术

引言

中国煤矿大多为井工开采，为了进行开采需要掘进大量的巷道。经过不完全统计，单矿每年掘进巷道平均超过2×104m。随着煤矿开采强度的增加，所需要掘进巷道的累计长度也会增加。如何实现巷道的高效掘进依然是煤矿工程师关注的重点问题之一。在煤矿巷道掘进过程中，支护效率对于巷道掘进速度有直接影响。为了保证施工的安全性，工人必须在支护的顶板下作业。因此，加快煤矿巷道掘进支护的速度十分重要。

一、巷道支护技术的关键作用

支护技术最关键的作用就是建立可靠以及安全的煤矿线路保障机制，因此，掘进工程项目和支护工程项目单元不能盲目分离，而是要建构完整的关联体系，确保支护技术方案能更好地保障掘进工程顺利开展，为煤矿工程开采施工项目质量的优化提供保障。并且，一旦掘进工程施工过程中遭遇软岩或者是不稳定因素，就要及时匹配相应的支护处理方案，减少安全隐患的留存。

二、煤矿巷道支护技术存在的问题

（一）安全问题

由于大多数煤炭资源都是在地下进行开采的，且所处的地理位置都比较隐蔽，所以在挖掘作业的过程中，企业往往需要建设人工巷道，这样便可把煤炭资源迅速、方便地送往地面。在进行煤炭巷道支护施工期间，很多问题都是受外力作用导致的，比如有些煤炭巷道在地质力学上较低，使得巷道的挖掘工作受到了很大的负面影响，同时也大大降低了煤炭资源的挖掘效果。

（二）临时支护自动化程度低

在煤矿井下掘进过程中，需要采用大量的临时支护。与永久支护相比，巷道的临时支护自动化程度要低很多。目前，掘锚一体机的广泛应用大幅度提升了永久支护的效率，但是并未有相应的措施来提高临时支护的强度，主要原因有两点：1.高强度临时支护需要的材料体积和质量比较大，运输时存在一定的困难；2.高强度临时支护适应性较差，且临时支护还要拆除，这部分工作也需要消耗一定的时间。

三、煤矿开采矿压显现规律及巷道支护技术

（一）锚杆支护技术

锚杆支护技术是形式构造施工方式的一种，其应用范围广、效率高的支护方法。支护锚杆主要由钢带、托盘、锚杆体、网等构件构成，具有良好的抗拉性能与抗剪性能。巷道表面受外界压力影响，或与巷道的岩体接触时，锚杆的金属托盘可以有效解决围堰脱离层面的问题，使围堰节理裂缝舒张和围堰节理结构面的滑动情况受到有效控制，减少内部的安全隐患。此外，锚杆支护方法具有改善巷道结构的应用优势，其支护面与巷道表面相连接，可以解决围堰中落石散落的问题，提升支护结构的安全性。由于锚杆支护方法操作简单、施工快捷，这种方法受到了施工人员的喜爱，经常被应用于煤矿快速掘进施工当中，为提升工作效率、优化施工监督管理措施奠定了管理基础。

（二）预应力锚固技术

预应力锚固技术能够有效提升支护系统的初始强度，不仅能够更好地控制煤矿巷道围岩变形，还能起到降低采动应力场梯度的作用。除此之外，应用预应力锚固技术所构建的支护系统还具有一定的延伸能力，因此即使在巷道围岩出现可控变形的情况下，该系统依然能够发挥作用，保障煤矿巷道围岩的稳定性。在预应力锚固技术的应用过程中，应结合巷道条件采用相应的锚杆支护形式。例如，针对软岩巷道或者无煤柱巷道等，可以采用预应力锚杆与锚索支护的形式；针对那些相对比较完整的岩石巷道，则可以采用预应力锚杆支护的形式。

（三）锚喷支护方技术

锚喷式支护技术是一种常见的支护方法之一，其主要依靠可缩性支架对结构进行支撑。这种方法在应用过程中要考虑到支架的承重范围和支架的变形问题。一旦被支护结构的力超出了可缩性支架的极限承受能力，很可能会为整个支护结构带来安全问题。施工人员在使用锚喷支护方法时要考虑以上集中问题，明确支架能够承受的力度，并按照精确的数据进行施工。锚喷式支护方法的应用效果受连接件的工作状态、支架的整体构造情况的影响。在使用这种方法进行施工时必须要时时刻刻注意其具体情况，以免其支护结构在使用过程中发生细微变化影响整个工程的支护效果。

（四）钢格栅支护技术

钢格栅支护技术的作用原理主要是运用钢筋及混凝土混合组成的网状钢格结构对煤矿巷道进行支撑。在钢格栅支护技术中，所应用的钢格栅需根据不同的煤矿巷道设定不同的规格。目前，钢格栅支护技术在煤矿巷道支护中应用较为广泛。钢格栅是由2块铁板和4个螺栓并加垫圈组成的。在主体结构上，钢格栅支护技术主体拱形结构采用的是焊接的方式。在主体钢格栅的钢筋之间，运用了8字筋连接。焊接方式的运用可以使得钢筋之间的结合性更好，以此达到对煤矿巷道良好的支护效果。尤其是与混凝土的结合使用，对钢筋元件效能的发挥起到了良好的推动作用。钢格杆支护技术在中国大部分煤矿得以运用，实践效果也较好。

（五）注浆加固技术

注浆加固技术主要适用于松软破碎煤岩体中开掘巷道的加固。应用注浆加固技术，可以借助注浆液对围岩裂隙进行填充，提升破碎煤岩体的固结性，进而促进煤矿巷道围岩的整体性和强度的提升。注浆材料主要由水泥材料、高分子材料、多种复合材料等。在实际的技术应用过程中，应结合地质特点等因素合理选用注浆材料。在某些特殊情况下，还可以将注浆加固技术与预应力锚固技术联合应用，可以起到更好的加固效果。

（六）临时支护技术

临时支护具有较为广泛的应用范围，主要的作用就是能够防止发生铆钉问题，为顶板提供坚实可靠的安全保障，同时也能够为后续的永久支护夯实基础。根据当前的施工经验来看，临时支护绝大部分为简单支护方法，比如运用简单的横桥或者液压支柱来支护。具体的施工过程也是依靠于工作人员的人工劳动，或者一些简单的设备即可完成，因此没有较高的安全系统，在加上技术水平的不足，所以简单支护不适用于大范围施工支护作业。目前我国在煤矿巷道掘进施工当中，支护技术还缺少一个完善的管理体系作为保障，并且临时支护研究工作依旧处于较为传统的阶段，因此为促进这一施工环节的高效、高质量，未来必须要对其加大研究力度。

结束语

在煤矿开采作业的过程中，巷道掘进施工以及支护是非常重要的一环，在实际作业期间，会受到地质环境以及施工技术等因素的影响，所以煤矿企业必须对巷道掘进施工以及支护进行全面关注。针对施工期间存在的问题，企业还要积极采取有效措施将其解决。只有这样，煤矿的开采作业才能更加高效、稳定的进行。

参考文献

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