煤矿巷道支护技术探讨

摘 要：本文从砌碹支护技术、棚式支架技术、锚杆支护技术、锚喷支护技术、锚索支护技术、注浆加固技术、联合支护、应力控制技术等方面，详细探讨了工程实践应用中煤矿巷道支护技术。

关键词：煤矿；矿井；巷道支护

中图分类号：TD35 文献标识码：A

目前，国内很多矿井开采或开拓延伸的深度都已超过700m，有的甚至达到1000m以上。当前，我国煤矿以井工开采为主，在煤炭开采过程中需要在矿井下开掘大量巷道。据一些统计文献资料表明，国有大中型煤矿每年新掘进巷道总长度高达10000km，其中80%以上巷道是直接开掘在煤层中的。因此，采取合理的巷道支付加固技术措施，提高巷道强度和稳定性，保持巷道畅通与围岩稳定，确保煤矿安全可靠、节能经济的生产，具有非常重要的工程实践应用探讨价值。

1 煤矿巷道支护技术

1.1 砌碹支护技术

砌碹支护是矿井巷道支护中应用较早的一种支护技术，也是较简单的支付技术，当前在一些矿井的硐室、大巷中仍然被采用并发挥较好的加固性能。按砌碹支护材料可以划分料石砌碹、混凝土砌块砌碹、现浇混凝土砌碹、现浇钢筋混凝土砌碹等。但从大量研究和实践工作经验表明：砌碹支护属于刚性被动支护技术，支护整体成本偏高、施工效率较慢、且劳动工作强度较大，同时砌碹支付很难适应围岩大变形需求。因此，在工程实际应用中，除特殊巷道和硐室外，通常不宜选用此支护方式。

1.2 棚式支架技术

棚式支护曾是煤矿巷道支护中的核心技术。在上世纪90年代初，棚式支护在煤矿巷道支护中所占的比重大约在80%左右。按支护材料可以划分为木支架支护、钢筋混凝土支架支护、金属支架支护等。随着技术的进一步发展，木支架支护和钢筋混凝土支架支护已在实际工程中被逐步淘汰。金属支架支护可以方便的制作和安装，在工程中依然有使用。但由于棚式支架支护也属于刚性被动支护，支架与煤矿巷道表面很难实现紧密接触，导致其控制围岩早期变形的性能较差，尤其在复杂地质条件下，棚式支护效果较差、支护成本较高，且很难达到锚杆支护性能，在工程实际应用中逐步被锚杆支护技术所取代。

1.3 锚杆支护技术

合理的锚杆支护可以控制待锚固区围岩出现离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等滑动变形，通过锚杆的支护加固性能确保煤岩体的完整性、稳定性和连续性。结合工程区实际情况，合理计算确定锚杆的预应力，并设计出完善的支护体系使预应力有效扩散是锚杆支护优化设计的关键点。从实践经验表明，托板、钢带、金属网等护表构件在整个锚杆预应力支护体系中发挥非常重要的作用，需要在设计和工程应用中给予足够的重视。对于复杂困难巷道而言，应优选高预应力、强力锚杆组合支护方案，以期一次支护就能有效控制围岩扩容变形与应力破坏，避免出现二次支护和巷道维修等不利现象。

1.4锚喷支护技术

通过喷射混凝土可以快速有效封闭巷道周边，取得密贴支护效果，以降低水、风等对巷道围岩强度的破坏作用。另外，锚杆可以及时对围岩进行支护加固，能够起到很好的主动加固效果，同时充分利用围岩自承能力，支护经济效益较好。经过近60年的研究、试验和推广应用改进，锚喷支护技术在矿井支护领域获得较好的应用效果，无论在支护理论、支护结构设计，还是在支护材料选择、施工工序工艺优化、质量检测以及矿压监测等方面均取得非常良好的应用效果。锚喷支护已成为矿井围岩巷道支护加固的首选，且锚杆支护已成为煤巷主体加固支护的主要方式。

1.5 锚索支护技术

矿井在挖掘过程中，作业巷道可能穿过以砂质泥岩、泥岩和细中粒砂岩为主的岩层，经常会出现小构造结构，节理层发育较完善，易破碎成小块。加上矿井开挖地层较深，地应力较大在很大程度上增加了巷道支护和顶板管理的难度。有的采用巷道锚网喷支护，虽然在刚开始支护后，起到一定的支护加固作用，但在支护后过一段时间，容易出现喷层开裂、脱皮掉块、顶板下降等问题。为了对巷道进行整体支护，可以补打锚索进行支护加固措施来巩固锚网喷的支护加固效果，即：先采取锚网临时支护措施，以封闭作业面的围岩，然后增加锚索进行巩固加固，这样通过锚网和锚索的加固，可以有效控制围岩的变形，确保巷道的正常作业生产。

1.6 注浆加固技术

在破碎煤岩体中进行煤炭开采和巷道维护时，采用棚式支护或锚杆支护很难取得预期的支护加固效果，围岩注浆加固则可以取得较好的支护加固作用。注浆浆液可以充填巷道围岩裂隙，利用浆液固结加固稳定破碎岩体，改善围岩原有应力结构体系，使其成为一个整体增加围岩自身承载能力。目前，工程中常用水泥基材料和高分子材料作为注浆加固的施工原材料，具体加固材料选择应根据巷道地质条件、生产条件等因素进行综合考虑选取。

1.7 联合支护

锚杆与锚索进行联合支护是煤巷巷道支护过程中一种主要的联合支护加固方式，可以同钢带、金属网、工字钢梁等进行联合使用，其支护效果较好。锚杆与锚索联合支护主要通过围岩内部作用力的相互影响使其达到支护加固作用，也就是通过锚杆与锚索联合变巷道被动支护为主动支护，进而有效提高巷道围岩的自身承载力。注浆与强力锚杆、锚索联合支护，比较适用于松散、破碎软岩的巷道支护加固。注浆为锚杆、锚索提供了可以锚定的基础，确保其预应力与工作阻力有效扩散到松散、破碎软岩围岩中。

1.8 应力控制技术

合理进行巷道布设，将巷道优化布置在应力降低区，或采取对应人工卸压措施，以使巷道周边的高应力向深部转移，进而达到对巷道围岩变形的有效控制。人工卸压控制措施主要包括切缝、钻卸压孔、爆破及掘卸压巷等方式。由于人工应力控制技术，其施工比较复杂且影响因素较多，目前在矿井中尚未大面积推广应用。

结语

在矿井掘进和拓伸过程中，应根据矿井巷道的实际地质条件，来合理确定巷道及硐室的支护加固形式。当采用锚杆等支护加固形式的布置，随围岩条件发生变化时，应结合工程实际情况改变相关支护参数以匹配实际情况，尤其对于地质构造地带，可以考虑增加锚杆、锚索数量、选用强力锚杆等或辅以其它支护加固方式，甚至更改整个巷道支护体系，确保矿井安全可靠、节能经济的进行煤炭开采作业。

参考文献

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