复杂条件下掘进巷道支护技术应用分析

【摘 要】 随着现代经济社会的快速发展与持续推进，社会发展对煤矿资源的需求量逐渐提升，带动着煤矿企业的持续发展。然而，随着煤矿企业对既有资源开采强度的不断加大、开采深度的不断延伸，煤矿开采区域，特别是集中性煤矿开采区域所处的工程地质条件更加复杂与多变。在此过程当中，地质条件对煤矿开采产生较大的影响，要求在掘进过程中对整个工作面进行良好的支护。基于此，本文首先介绍了掘进巷道围岩破坏机理，其次分析了巷道的支护形式，重点探究支护技术的应用。希望能为煤矿的采掘工作安全性的发挥提供重要的理论依据。

【关键词】 复杂地质条件 煤矿 掘进 支护技术 应用 分析

现如今，我国煤矿开采主要为地下开采。在煤矿生产中，井巷工程是一个不可或缺的环节。在某些条件下，特别是软岩巷道等复杂条件下，如何对围岩变形量加以有效控制，是目前各煤矿生产企业和相关科研院所的重要研究方向，只要很好地解决这一难题，它就能够提供有效的煤矿生产空间，同时也能够保障煤矿生产的安全进行。本文首先阐述了掘进巷道围岩破坏机理，而后又对支护形式加以分析和探究。

1 掘进巷道围岩破坏机理

如果巷道在煤岩层中掘进，当巷道开挖以后，围岩的原岩应力出现失衡，而后会逐渐趋于稳定，形成新的应力平衡状态。这种新的平衡应力一般为弹、塑性分布，主要由岩石的强度而定。由于岩体受到的初始应力较大或岩体具有较低的强度，当巷道开挖后，巷道围岩的应力将会远远高于岩体的屈服强度，掩体就会出现塑性变形，此时应对巷道进行支护，以防止巷道围岩发生失稳破坏。当巷道掘进后，巷道围岩就会暴露出来，从而使得某些位置形成应力集中现象，这些位置主要有：第一，巷道两帮岩梁支撑点处；第二，岩梁断裂后与巷道的点接触处。可以结合岩体力学理论，确定巷道围岩的应力分布情况。

巷道掘进后的主要特征有：

（1）巷道掘进之前，巷道围岩的各个质点均处于受力平衡之中，而巷道开挖后，巷道围岩的应力平衡状态遭到破坏。但巷道围岩还受到其他应力，它既是其他介质的载荷，也为其他介质提供一种反作用力，这可以防止巷道围岩发生一定的变形，从而保证了一定的巷道空间。

（2）当巷道掘进之后，巷道围岩的受力主要为三向受力，垂直方向的受力几乎不存在。而后岩层受力逐渐变为单向压应力，但由于岩石具有较低的单轴抗压强度，且巷道顶板岩梁存在较大的应力集中，以至于巷道两帮发生明显的位移，顶板也发生变形。

（3）当顶板具有上分层时，若围岩具有强度低、整体性差等特点，一旦复合顶板发生破坏，其位置往往出现在剪切破坏的小区域，其破坏形状一般为矩形或梯形，如此两帮就会出现应力集中现象，这会增加片帮事故几率。

（4）上覆岩层若存在弱岩层，由于顶板出现破坏，松动破坏范围将会不断变大。所以，顶板会在短时间内急剧下沉，对两帮造成巨大的冲击，严重时将会导致冒顶或片帮事故。

（5）若两帮围岩具有强度低、整体性差的特点时，易发生片帮和冒顶事故。

2 支护形式分析

为有效控制巷道变形，需要对掘进巷道进行支护，如此可以给围岩提供一定的支护力。

现如今，应用较为广泛的支护形式主要有钢棚支护、锚杆支护等，不同的支护形式，其支护机理也不尽相同，与围岩形成的应力关系也不一样。如支护形式，它不采用任何支护材料，而仅仅依靠围岩的强度来完成支护的目的，这一支护形式已经淘汰。常用的刚性支护一般有木棚、钢棚等，这种支护形式允许围岩发生一定的变形，当变形达到一定程度时，开始对巷道围岩进行支护，它一般适用于整体性好、强度较高的围岩。而锚杆支护则是利用加固围岩的原理而实现支护的目的，目前，这种支护形式有着较为广泛地应用。

3 复杂地质条件下煤矿掘进支护技术的应用分析

3.1 锚带网+架棚联合支护

这一支护形式也就是刚性支护与锚杆支护的联合支护。在巷道开挖初期，可采用锚带网支护，以加固围岩，对巷道围岩变形加以控制，这种支护可以允许围岩有一定的变形，当围岩变形趋于稳定后，再采用架棚支护，如此可以在不破坏支护材料的同时实现有效支护。

3.2 二次锚网喷支护方式

在首次锚喷之后，对围岩进行二次锚网喷支护，这一支护形式的应用需要结合围岩情况和巷道服务年限。第一，初期采用喷浆支护，可以缩小围岩暴露面积，和锚杆联合支护可以加固围岩，增加围岩的自承能力，当围岩发生一定的变形后，可采用锚网喷支护方式对围岩进行二次支护。

3.3 锚网喷+U 型棚联合支护

这一支护形式采用了锚网喷的优点，与巷道围岩一块组成加固拱，同时也封闭了围岩，而后采用U型棚刚性支护，U型棚刚性支护的一个优点为可允许巷道出现一定的变形。为有效防止底鼓发生，可采用环行全封闭钢棚，在底板上安插锚杆。

3.4 锚带网+锚索（梁）联合支护

这一支护方式主要适用于复合顶板条件下，首先使用锚带网形式来加固巷道围岩，而后采用锚索（梁）进一步加固围岩，如此可以充分发挥锚索的悬吊等作用，实现巷道支护的目的。

3.5 围岩加固+锚网喷（锚带网）支护

这一支护形式适用于围岩比较破碎的巷道，可在初期采用锚注等方式加固围岩，而后再使用锚带网或其他方式加固围岩，实现支护目的。

4 结语

掘进巷道支护的目的是对围岩变形加以有效控制。可采用加固围岩或将松动破坏围岩替换掉，从而可以有效控制围岩的应力状态和岩体强度。经过对上述支护形式分析，可以发现，支护应力就是在时间和空间上的叠加。为有效控制围岩变形，应做好以下两方面工作：第一，有效控制围岩初期变形；第二，当围岩变形趋于稳定时，应对围岩加以适当支护。总之，煤矿掘进支护技术对于煤矿安全高效生产具有十分重要的意义，因此，应对煤矿掘进支护技术加以详细研究，以指导煤矿掘进支护工作有效进行。

参考文献：

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