楊家旺

摘 要：在煤礦掘進(jìn)的過程中，由于地質(zhì)條件被破壞，導(dǎo)致圍巖的原巖應(yīng)力發(fā)生了改變而重新分布。掘進(jìn)空間的上部巖體應(yīng)力轉(zhuǎn)移到煤壁上方，因此煤壁上方的應(yīng)力相應(yīng)的增加了，重新分布的應(yīng)力高于原巖應(yīng)力，這種應(yīng)力就是支承壓力，要確保煤礦開采的效率和安全性，采用恰當(dāng)?shù)拿旱V巷道支護(hù)技術(shù)是非常必要的。

關(guān)鍵詞：煤礦開采；井下巷道；煤礦支護(hù)

對于煤礦企業(yè)來說，煤礦巷道掘進(jìn)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，安全影響因素眾多，在具體作業(yè)當(dāng)中，不僅需要根據(jù)煤礦地質(zhì)條件控制掘進(jìn)速度，還要恰當(dāng)?shù)倪x擇作業(yè)設(shè)備和作業(yè)技術(shù)對井下巷道進(jìn)行有效支護(hù)，才能最大程度保證作業(yè)安全性和質(zhì)量。

1 巷道支護(hù)方式簡介

根據(jù)巷道支護(hù)技術(shù)的原理，可以將巷道支護(hù)技術(shù)分為主動(dòng)支護(hù)和被動(dòng)支護(hù)。其中主動(dòng)支護(hù)主要使用支架，也就是采用人工加固的方法對巖體進(jìn)行加強(qiáng)，利用圍巖自身的應(yīng)力來提高巷道整體強(qiáng)度的支護(hù)方式，主要技術(shù)有噴射混凝土支護(hù)、錨桿支護(hù)、錨網(wǎng)支護(hù)和噴漿支護(hù)等。根據(jù)支護(hù)時(shí)間長短，可以將支護(hù)技術(shù)分為永久支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)；被動(dòng)支護(hù)也就是直接對巖體進(jìn)行支撐的支護(hù)技術(shù)，主要技術(shù)方式是石材整體式支架，也就是使用鋼筋混凝土、混凝土或者料石，砌筑整體連續(xù)式的支架，常見的支架形狀有拱墻、半圓拱和三心拱等。水平巷道和傾斜巷道由于地質(zhì)條件不同，對于支架也有不同的要求。傾斜巷道由于巷道存在傾角，巷道頂板和重力方向不是垂直的，因此應(yīng)力可以分解成與巷道頂板平行的力和與巷道頂板垂直的力，與巷道頂板平行的力就是方向向下的推力，支護(hù)的作用就是減弱或者消除方向向下的推力，因此支架與巷道頂板垂線之間應(yīng)該有一定的夾角，這個(gè)夾角就是迎山角。

2 幾種煤礦井下巷道支護(hù)技術(shù)分析

2.1 錨桿支護(hù)技術(shù)

錨索和錨桿聯(lián)合支護(hù)是近年來應(yīng)用較為廣泛的支護(hù)方式之一，通過連接鋼體、金屬架構(gòu)網(wǎng)和工型鋼架體，來實(shí)現(xiàn)對煤礦巷道的組合支護(hù)，選擇合適參數(shù)的錨桿，并對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，能夠?yàn)槊旱V井下巷道提供成本更加低廉、質(zhì)量較可靠的支護(hù)方式。傳統(tǒng)支護(hù)方式是被動(dòng)受力，而錨索和錨桿組合支護(hù)則是主動(dòng)提供力支撐結(jié)構(gòu)的支護(hù)技術(shù)，將支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖進(jìn)行良好的配合，從而實(shí)現(xiàn)將承載力合理的分配到支護(hù)各個(gè)部位的目的。

錨桿支護(hù)技術(shù)施工的具體方式為：首先，使用鉆具打出錨桿眼，將前探梁升起形成撐起結(jié)構(gòu)，將鋼架結(jié)構(gòu)撐起在前探梁結(jié)構(gòu)內(nèi)，使用相應(yīng)的工具清除前探梁支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的雜物，確保作業(yè)不受到雜物影響。將結(jié)構(gòu)固定好后對錨桿進(jìn)行打眼，需要逐個(gè)進(jìn)行，打眼完成后，將鋼體架放置在工作面內(nèi)，按照距離逐個(gè)設(shè)置鋼架支護(hù)，一直到作業(yè)完畢；然后進(jìn)行錨桿安裝作業(yè)，將地錨桿安裝在已經(jīng)打好的眼內(nèi)，將碎煤屑清理干凈，錨桿固定好后，使用鉆具攪拌樹脂，時(shí)間為0.5～1min，樹脂凝固后將鉆具取出，在15min內(nèi)安裝好托板和螺絲，托板必須和圍巖緊密貼合；錨桿和錨網(wǎng)之間應(yīng)該有10cm左右的間距，并且錨桿方向和煤層方向應(yīng)該是垂直的，錨桿和頂板之間的角度要大于75°，對于不符合螺紋外露標(biāo)準(zhǔn)的螺絲要重新安裝。在煤礦井下巷道中，錨網(wǎng)支護(hù)每300根要進(jìn)行一組錨桿拉力抽測，每組9根，抽測時(shí)要做好標(biāo)記；最后，要安裝鋼架支護(hù)結(jié)構(gòu)，鋼架結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)的高度不應(yīng)小于260mm，使用纜線卡環(huán)來固定纜線，安裝完鋼結(jié)構(gòu)要測試是否符合標(biāo)準(zhǔn)，如果符合則繼續(xù)安裝纜線，分段施工，每一段施工完成后要固定鋼架和纜線為主，確保鋼架之間的距離要大于10m并且不能出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。

2.2 其他支護(hù)技術(shù)

（1）錨索支護(hù)技術(shù)，這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能夠有效控制錨桿，控制非錨固巖層的變形現(xiàn)象，當(dāng)煤礦井下巷道出現(xiàn)支護(hù)困難和低壓大的問題時(shí)，也可以利用錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)，這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一就是能夠減少瓦斯聚集在巷道中，大大減少了煤礦掘進(jìn)施工人員受到的安全威脅，錨索深入在穩(wěn)固的老頂，利用其懸吊作用，大大增加了錨網(wǎng)巷道的安全系數(shù)，是深部復(fù)雜煤層優(yōu)先選擇支護(hù)方式之一。（2）煤礦井下巷道在第一次掘進(jìn)后，往往會(huì)出現(xiàn)變形和位移等現(xiàn)象，因此對于初次掘進(jìn)后的支護(hù)技術(shù)要慎重選擇，初次掘進(jìn)后一般選擇柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)，隨著掘進(jìn)的不斷進(jìn)行，用剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行支護(hù)，這樣能夠有效減少巷道掘進(jìn)過程中出現(xiàn)的變形和位移問題。（3）相對于其他煤礦井下巷道支護(hù)技術(shù)，最佳支護(hù)方式是圍巖和支護(hù)體結(jié)合的方式，這種支護(hù)技術(shù)在巷道薄弱處能夠發(fā)揮優(yōu)良的作用，能夠最大化發(fā)揮圍巖的自承能力，讓圍巖的支護(hù)力降到最低，在巷道掘進(jìn)中，首先要對圍巖進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)，確定最佳支護(hù)時(shí)間后，在圍巖的薄弱處進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索施工，這種支護(hù)方式能夠充分發(fā)揮剛性錨桿的支護(hù)作用。

3 架設(shè)金屬棚支護(hù)技術(shù)

3.1 架設(shè)金屬棚的技術(shù)要點(diǎn)

首先，測量人員要?jiǎng)澏ㄑ€和中線，用小線引一條中線將架設(shè)金屬棚的地段，將腰線引到兩邊并做好記號(hào)。然后根據(jù)中線找到柱窩的位置，按照腰線挖掘柱窩，確保柱窩的深度滿足需求，將腰線的位置在立柱上標(biāo)記處理，并將立柱放在柱窩內(nèi)，確保幫上的記號(hào)和腰線記號(hào)一樣，用線固定好立柱，確保立柱垂直。在梁上標(biāo)記中線位置時(shí)，采用人工上梁的方式，作業(yè)人員至少有4人，在作業(yè)當(dāng)中確保穩(wěn)定性，將頂梁架到立柱上，梁柱之間應(yīng)該緊密結(jié)合。

3.2 架設(shè)金屬棚應(yīng)該注意的問題

相關(guān)作業(yè)人員對巷道的支護(hù)作業(yè)流程和標(biāo)準(zhǔn)必須有全面的了解，在架設(shè)支護(hù)前要準(zhǔn)備好工具，檢查工具是否符合作業(yè)需求；如果巷道壓力較大，支架出現(xiàn)斷梁問題，要將損壞的柱體進(jìn)行加固，修補(bǔ)金屬棚，在修理時(shí)金屬棚內(nèi)不能有施工人員。

4 結(jié)語

綜上，在煤礦井下施工中，要根據(jù)具體情況采用恰當(dāng)?shù)闹ёo(hù)方式，才能切實(shí)提高施工質(zhì)量和施工效率，確保施工安全性。

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（作者單位：開灤能源化工股份有限公司范各莊礦業(yè)分公司）