煤矿采掘中高强支护技术研究

煤矿采掘中高强支护技术研究

白东东

山东能源新矿集团华恒矿业有限公司山东省271202

摘要：随着煤矿开采深度的增加和地质条件的日益复杂，对煤矿巷道的安全和高强度支护也提出了技术要求。在煤矿开采过程中，井下工人会在巷道顶板遇到一些高硬度的顶板岩石，但是由于强度低，巷道顶板的裂缝会增加，大大降低了支护的安全系数。

关键词：煤矿；采掘；高强支护技术

1、高强支护技术概述

高强支护技术指的是根据巷道的实际情况对巷道进行支护，从而增加围岩的预应力。高强支护利用支撑的强度增加，保证了巷壁以及岩壁拥有较好的承载能力，进而提高了技术运行的安全系数。高强支护技术的作用原理是将竖直方向的应力分散到各处，从而降低来自巷道顶部的压力。因为高强支护的时候，会挤压顶部以及四周围的结构，因此顶部能够得到支护，四周的形变得到控制。高强支护技术所应用的材料主要是树脂锚杆，通过按照标准排距排列，加固巷道顶部，在预应力达到标准之后改变形状，对于外部结构产生挤压，形成一种层状顶板，即预应力承载墙。高强支护能够保证煤矿开发项目的动态化进行，使煤矿开采效率得到明显的提升。

2、高强支护技术的优势

在煤矿采掘中使用高强支护技术，借助周围岩石的强度优势和巷道的稳定性特征，提高高强支护的稳定性，有效防止岩石变形。高强支护技术应用中不会消耗过多成本，而且在工作中能够保持巷道稳定，当外界环境比较恶劣时，也不会对支护结构产生太大影响，其工作性能稳定性高，支护效果好。在煤矿采掘过程中，支护材料的选择是非常严格的，这些优质的材料能够提高施工的稳定性，使施工的难度降低，改善工作人员的工作环境。采用高强支护技术能够减少巷道施工时间，减少施工周期，其使用的材料不会占据太大面积，而且能够节省大量资金，确保企业资金正常运转。

3、高强支护技术原理

高强支护技术主要通过提高巷道岩石的预应力的方式增加煤矿采掘的安全性，在采掘过程中经常会遇到较为松散的岩层或断裂带，在这样的环境下进行煤矿采掘作业容易引起安全事故，因此针对实际情况，要提升巷道岩石的预应力，保证煤矿采掘施工在可靠的环境下进行。悬吊是高强度支护技术的基本理论，高强支护技术主要通过使用锚杆，增加岩层的稳定性，从而获得理想的应用效果。因此在使用锚杆支护时，锚杆材料、长度、间、排距都会影响高强支护技术的使用效果，必须结合实际情况，按照相关规范进行操作，合理安排锚杆的间、排距，为煤矿采掘作业起到良好的支护效果。

4、煤矿采掘中的高强支护技术

4.1光爆锚喷支护技术

相比较于其它的支护技术，光爆锚喷网支护技术的特点是劳动强度低、适应条件广、高效安全、经济等，在持续地发展过程中，光爆锚喷支护技术日益系统化和完善化，因而被普遍地应用于巷道支护中。对于光爆锚喷支护技术的应用来讲，应当选择适宜的参数，像是炮孔间距、最小抵抗线、不耦合系数、装药构造等，进而确保巷道的安全，应用该技术能够使加固拱形成于煤矿深部围岩附近的相应范围当中，从而实现薄弱位置抗剪性能的提升，有利于岩性可靠的维持，以及防止出现围岩变形与松动现象的出现。

4.2喷射混凝土支护技术

由于煤矿采掘操作大多处于地下环境中，地质结构复杂，且岩层稳定性不足，一旦支护强度不足，不仅影响煤矿采掘的顺利进行，甚至极易引发安全事故，因此在煤矿采掘中应科学选择高强支护技术。喷射混凝土支护技术具有良好的应用价值，兼顾巷道安全与支护效果，受到煤矿采掘技术人员的高度重视。就喷射混凝土支护技术来看，其包括干式、湿式和水泥裹砂式等，其中干式喷射混凝土支护技术的应用比较广泛，适用性较强。就干式喷射混凝土支护技术操作来看，以人工或机械方式对速凝剂、水泥及混凝土等进行均匀拌和后，以干式喷射混凝土喷砂机作为主要设备，将拌和均匀的混合料由射嘴进行输送，结合比重加入适量水后，喷射于巷道围岩墙壁，形成一种支护体。水泥裹砂喷射混凝土支护技术则具有一定特殊性，通过借助水泥的作用，对砂粒进行裹挟，在压缩空气的压力下或泵送的作用下，将混合料经由喷射嘴输送出去，喷射至巷道围岩墙壁，此时可以形成高强喷射混凝土支护体，切实增强巷道安全性，为煤矿采掘的顺利进行提供可靠技术支持。

4.3联合支护技术

联合支护技术在煤矿采掘中的应用，能够显著提高支护效果，推进煤矿采掘的高效开展。联合支护技术具有良好的适用性，在锚背支护与U型钢伸缩性支架的协调作用下，可形成一种支护体，这种支护体具有超高强的特性，最大程度上弥补喷射混凝土支护技术存在的不足，提高巷道安全性，降低巷道变形等问题的出现，因而联合支护技术受到煤矿采掘技术人员的高度重视。就锚梁网联合支护技术来看，通过对光面爆破技术的应用来实施掘进，在确定锚孔并进行初次喷射后，主要通过钢梁及锚杆等实施支护，进而喷射混凝土。就联合支护技术来看，其以钢筋网、混凝土等作为主要材料，通过对钢筋网背板的妥善应用，提高巷道支护的稳定性，在U型钢可缩性支架的作用下，实现内外部协调支护，从而保证联合支护的安全性与稳定性，打造安全的巷道环境，推进煤矿采掘的高效开展。

5、高强支护技术在使用中存在的问题

在高强支护结构使用过程中，如果结构不完整，或结构连续性不强，会导致结构变形，这时可以运用应力支护方法，运用间断性变形原理，能够防止一些破坏的产生，在巷道周围岩石的压力是比较大的，这种方法能够有效控制岩石周围的压力，提高岩石完整性，运用锚固技术能够提高支护的稳定性，巷道周围的应力比较小的地方也能够承受较大应力。

在煤矿采掘的过程中，应该分析松动圈和顶板的岩石强度，然后按照相应的强度选择合适长度的锚杆，进行精确计算，结合数学的相关理论，确保锚杆在使用过程中能够提高开采强度，防止在施工现场造成安全问题。

6、高强支护技术的应用

高强支护虽然仍有问题存在，但是在巷道的实际应用当中已经取得了十分显著的效果。支护初期通常会存在不连续的相应变形，支护可以使周围的岩体时刻处于被压的状态，更好地控制其破坏与变形问题，保证巷道围岩完整，合理控制其承载力，促使巷道锚固区能够形成较大的应力承载，减少外围岩层的破坏。同时，高强支护可以利用本身的延伸杆体对其后续变形问题实施控制。在对初期的变形实施控制时，施工人员能够有效强化巷道锚杆的相应阻碍，使支护系统的延伸能够实现。这样，即使施工有阻力，工作人员也可以控制住变形问题。在实施采煤与巷道掘进过程中，想要避免采掘中存在安全问题、保证掘进施工质量，就必须与实际方案有机结合来指导实际掘进。

目前，在地质与自然环境条件较为特殊的区域，高强支护的技术还并没有得到十分广泛地应用，在高应力状态下，这种类型的巷道顶部通常会出现较大变形，其巷道内部会产生收缩变形的问题，这些问题都会严重影响巷道的使用。最特殊的是沿空实施掘巷，在采掘过程中，将出现较为严重的煤矿巷道变形问题，在回采过程中，巷道出现的变形问题将会变得越加严重，同时断面上的收缩率会高达一半以上。

结束语

综上所述，在煤矿开采过程中，煤矿安全事故时有发生，人们越来越关注煤矿的安全。借助高强度支撑结构，可以提高煤矿巷道顶板的抗压性能，并传递应力。如果巷道顶板的压缩性能不理想并且压力很高，那么压力会分散。如果道路巷道的压缩性能是理想的，因此可以避免集中应力损坏其他巷道。

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