李貴財

摘要：在社會經濟與科技不斷進步的影響之下，各類生產企業(yè)對于煤炭等資源的需求量也在不斷上升，必須要更加重視對煤礦開采技術的發(fā)展，在保證安全的前提下，提升煤炭的開采效率，提高礦坑內部結構的穩(wěn)定性。本文將根據(jù)沿空留巷技術的概念展開分析，并討論其中支護結構的建設與應用。

關鍵詞：煤礦工程;沿空留巷;支護技術

引言：

隨著我國基礎民生經濟事業(yè)的不斷發(fā)展，在對煤炭資源的開采應用當中形成了更加科學的支護案，在提升煤炭開采效率率的同時，更好地保證了作業(yè)人員的安全性，是符合現(xiàn)代化安全生產方針的一種科技手段。

一、沿空留巷技術的概述

在煤炭的開采過程中利用回采巷道建構方式，減少掘進巷道，減少工作面之間保安煤柱的留設，從而提升煤炭資源的回采效率，對于維護現(xiàn)場安全和保護煤炭資源具有積極意義。

在回采巷道通過建設支護構件（打設恒阻錨索，單體液壓支柱配合π型梁，有效提升頂板內部荷載力，通過切頂卸壓的方式，配合U鋼擋矸支護，形成一套科學的采煤體系。結構建設方式。

二、支護建設的具體應用

（一）支護模型建立

在進行煤礦工程內部的支護結構建設之前必須要展開詳細地受力分析和模型構建，通過科學的計算確定支護的建設體系和工藝技術，維護好礦坑內部的穩(wěn)定與安全。支護模型的設計需要按照礦區(qū)的巖體力學進行等量換算，將形制不夠規(guī)則的巖石受力轉化為更加規(guī)范的立方體結構，合理確定內部支護體系建設的尺寸和規(guī)模。不同的土層分布下對應的體積與剪切模量有很大差異，如粉砂巖的剪切模量更大，而煤層區(qū)域的剪切模量則更小，只有經過有效的煤礦區(qū)域地質探測才能夠確定支護模型的具體結構參數(shù)[2]。由于煤層分布并不是統(tǒng)一的平面狀態(tài)，在進行模型建設時還必須要考慮到其帶來的荷載力偏差，將其和支護模型當中的軌道上結構結合在一起，確定最科學的支護模型體系。

（二）錨索支護的概述

錨索支護技術是通過預應力錨索加固巖體，通過錨索對加固巖體施加預應力，限制巖體有害變形，可以明顯改善圍巖的應力狀態(tài)，提高圍巖的自承能力，從而保持圍巖的穩(wěn)定。其主要特點是采用樹脂錨固劑錨固錨索尾部進行錨固，由于錨索的錨固點位于較深的穩(wěn)定巖層中，根據(jù)懸垂基礎理論，下端不穩(wěn)定巖層懸垂在上端穩(wěn)定巖層。

（三）加強支護建設

煤礦巷道內的基礎支護結構建設需要考慮到錨索結構的直徑、間距、長度等參數(shù)，但在實際應用當中，為了提升對煤炭資源的有效開采，會在巷道的頂部進行擴充建設，這也對支護體系的構建提出了更高的承載要求，需要對實際負載力進行進一步的加強。技術人員可以通過在頂板處加固螺絲的方式來調節(jié)錨索體系的實際受力，在每一個間隔區(qū)域內多設置三顆直徑為20mm的頂錨索，其中的間距調為1.6m。在加強結構建設完成后，總共煤礦巷道內部的錨索支護可以分為三類，即基礎體系、加固體系和頂層刷擴體系，將礦區(qū)內的支護穩(wěn)定性提升到最佳狀態(tài)，并為煤炭資源的開采提供了更加廣闊的空間。如下圖1所示。

（四）斷面變化分析

為有效保障在巷道內部支護體系應用時的有效性，可以采用斷面分析的方式來判斷其受力變化，并將其作為煤炭資源開采作業(yè)的重要信息參考。通過橫截面的受力顯示，在巷道內部，水平方向上的應力場分布集中在支護體系當中，較好地驗證了沿空留巷技術的應用優(yōu)勢，為開采人員開辟了一條穩(wěn)固的通道[4]。在礦區(qū)內部的煤炭資源開采完成后，采用110工法，進行切頂，工作面開拓之前，超前工作面運用恒阻錨索將其作用到巷道頂板中開展加固工作;之后再運用聚能爆破技術將巷道所屬頂板切斷;直到工作面回采時，在巷道回采幫進行擋矸建構，當采空區(qū)的頂板沿著切割縫垮掉之后，使其自動構建出巷幫，并運用單體、工字鋼梁、支架等實現(xiàn)巷道內支護作用，持續(xù)到覆巖得以穩(wěn)定。

（五）沿空留巷原理

采用以“切頂卸壓+恒阻大變形錨索補強支護”為主體的思路，通過頂板精準預裂爆破，在局部范圍切斷工作面頂板應力傳遞，減弱巷道頂板壓力，且頂板精準預裂爆破能夠很好地保護巷道頂板完整性。利用恒阻大變形錨索進行補強加固，控制頂板下沉，使所留巷道圍巖能夠最大限度地發(fā)揮自身承載作用，減少巷道變形，保證留巷效果。工作面推進過程中，根據(jù)巷道所受采動影響程度、巷道內工程施工情況和巷道所處應力及穩(wěn)定狀態(tài)，結合以往現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，在工作面前后新增三個區(qū)域，即超前切頂區(qū)、滯后臨時支護區(qū)、成巷穩(wěn)定區(qū)。

（六）頂板精準定向預裂切縫技術原理

切頂卸壓是是基于“切頂短臂梁理論”的一項具有原始創(chuàng)新的先進技術，頂板精準定向預裂切縫是切頂卸壓的關鍵。充分利用巖體的抗壓強度遠大于抗拉強度的強度特征，通過使用聚能管實現(xiàn)了爆破后在兩個設定方向上形成聚能流，并產生集中張拉應力，在工作面回采前，利用頂板預裂爆破技術，在回采巷道煤柱側形成定向預裂縫，切斷頂板應力傳遞路徑。

（七）礦壓監(jiān)測分析

在煤礦開采作業(yè)區(qū)域內必須要設立實時監(jiān)控設備對礦壓、受力等多方面的結構參數(shù)予以監(jiān)測，當出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息異常時能夠立刻警報中控平臺查驗對應區(qū)域內的支護結構穩(wěn)定性，有效預防了礦區(qū)巷道內的安全事故發(fā)生。在巷道內的支護體系建設過程當中對于頂和底兩部分都設置有傳感探測設備，通過通訊渠道將這些力學信息錄入到數(shù)據(jù)庫內并予以分析，當頂和底板的移盡量超過偏差許可時會立即啟動定位系統(tǒng)進行標紅處理。在實踐應用中發(fā)現(xiàn)，隨著煤礦開采工作面的不斷推進，支護體系當中的頂和底板移盡量會不斷上升并達到一個穩(wěn)定狀態(tài)，說明支護體系的結構能夠保證在巷道區(qū)域內的開采作業(yè)需求。

三、結束語

在煤礦開采的過程當中，對于礦區(qū)和巷道的支護體系建設更有利于保障現(xiàn)場的安全與穩(wěn)定，特別是在沿空留巷技術當中對于煤炭資源的開采程度更高，也就對該區(qū)域內的支護建設荷載力提出了更高的要求，需要通過前期勘測和模型設計共同制定科學的支護建設方案，確保內部的錨索設備的連接結構參數(shù)符合方案要求，實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的巷道支撐。

參考文獻：

[1]尹兵，亓京浩，王海峰.綜采工作面沿空留巷支護技術[J].煤炭科技，2021（01）：94-98.

[2]徐鐸.沿空留巷施工與支護技術的應用研究現(xiàn)狀[J].能源與節(jié)約，2020（12）：167-168.

[3]白果林.變厚煤層沿空留巷支護技術的應用研究[J].當代化工研究，2019（11）：85-86.

[4]楊占國.大同礦區(qū)四臺煤礦沿空掘巷支護技術研究[J].能源技術與管理，2015（02）：17-19.