浅析软岩矿井巷道掘进顶板支护

浅析软岩矿井巷道掘进顶板支护

夏胜玉

淮河能源控股集团煤业公司谢桥煤矿开拓五区，安徽淮南 232001

摘要：煤炭是我国目前的主要能源之一，尽管目前清洁燃料的研究工作在有序开展，但现有条件下煤炭在我国能源中仍占据着重要的地位。由于我国的浅层煤炭资源已经得到了有效利用，所以我国目前的煤炭行业整体采煤速度有所下降，新开发的煤矿已经逐步走向深层开采。由于深层开采的地质条件极为复杂，所以巷道掘进支护能否有效控制围岩变形是能否安全掘进的重点和难点，也是安全采煤的关键环节之一。

关键词：软岩矿井；软岩巷道；顶板支护；技术与措施

前言

随着经济和社会的不断发展，针对普通煤层进行开采已经不能满足能源需求，所以复杂煤层所占的煤矿开采比例也越来越大，相对于普通煤层来说，复杂煤层的开采要求更加严格。基于此，在开采技术上相对于普通煤层有着更高的要求。综上所述，本文对软岩矿井巷道在掘进支护过程中所存在的问题进行了说明，并针对这些问题进行了探讨，在以上工作的基础上提出了一些建设性的意见和解决措施，希望可以对煤矿行业的进步提供一定的帮助。

1软岩矿井掘进支护概述

煤矿的巷道支撑主要依靠掘进支护设备，煤矿的作业安全很大程度上取决于掘进支护设备的良好与否。该技术的基本原理如下：为了加强巷道的稳定性及其强度，首先在地下煤矿中设置支护设备来支撑巷道，这也是最关键的一环，可以大大降低煤矿的坍塌风险，可有力的减少安全隐患。对于煤矿的作业来说，首先要保证员工的生命财产安全，其次才考虑提高工作效率以及施工是否方便。

2软岩矿井巷道掘进支护存在的问题

2.1支护环境的更新问题

煤矿支护的重中之重就是巷道支护，巷道的变化和改进对煤矿的掘进支护和工作环境有着很大的影响，同时也会对煤矿的正常生产产生很大的影响。实践证明，巷道对支护产生的影响主要有如下几点：

（1）地质条件和发掘条件都会随着巷道的掘进而产生一定程度的变化，这种变化对安全有着极大地影响，所以在支护方面一定要及时跟进；

（2）在施工过程中，很多煤矿为了生产的顺利进行对岩巷进行了煤巷化改造，为了使用大型的施工设备，将巷道的宽度不断加大，从而对支护产生相当大的影响，掘进支护的设备以及作业环境都发生了剧烈改变，从而导致支护环境更新滞后以及适应能力差等问题。

（3）围岩容易失稳,支护施工困难,给井下的行人、运输及通风带来安全隐患。针对围岩变形,导致巷道遭受到严重破坏的问题,直墙半圆拱、锚网梁、金属支架、墙抬梁等支护结构,这些方式可以在矿井周边岩石较完整地压较小的地段使用。

（4）顶板碎块脱落伤人,软岩承压较低,爆破所产生的震波极易造成冒顶、片帮,临时支护措施在实施过程中较为困难。

2.2支护技术的更新问题

随着科技的不断发展以及煤矿行业的不断进步，支护技术也在日益发展，主要体现在支护的材料、工艺和结构设计以及施工设备等方面。技术的更新为掘进支护的发展也带来了一定程度的问题。首先是上文所说，掘进支护更新落后现象，例如上巷道的更新要比掘进支护的更新快很多，两者发展不相匹配，支护的适用性和能效会不同程度的下降，为煤矿的安全生产带来隐患。其次是支护方面的新技术的使用经验还远远不够，例如目前最常见的树脂型锚杆，虽然方便作业，但其强度，刚度和稳定性都相对一般，所以在使用上对工艺以及使用经验有着严格地要求，否则在支护时很可能出现强度不达标的情况。

2.3支护布置的更新问题

支护技术及巷道环境的日益改变导致传统的支护布局很难适用当今实际情况，所以有必要更新布置，并解决一系列后续问题。这些问题一般都是由支护布置复杂所造成的。例如巷道数目的不断增加，导致掘进支护也要进行多巷道布置，从而造成支护的数量增加很多，增加了煤矿的生产成本，也使工艺变得更加复杂，所以在进行支护布置时要尽可能地控制成本并简化工艺。带以上布置和优化，往往需要丰富的施工经验帮助，但新工艺投入时间相对较短，就会造成施工经验不够丰富。

3煤矿掘进支护可使用的优化措施

3.1针对煤矿掘进支护的体系优化措施

为了避免掘进支护在实际使用过程中更新上落后，所以为了增强其整体性，对煤矿掘进支护体系进行优化是极其必要的。也就是说煤矿掘进支护不是一个独立的完整体系，煤矿巷道的更新与煤矿掘进支护有着密切地联系，要将掘进支护的更新看作巷道转型的子系统，工作人员要着眼于构建支护巷道一体化的整体系统。在地质条件相对较为复杂的煤矿中，要确保巷道与支护一同改变，从而确保作业的顺利进行。

3.2针对煤矿掘进支护的技术优化措施

除了常见的吊环式和吊链式前探梁结构，最近几年还出现了适应能力更强的新型支护技术，该技术将单体液压支柱对顶梁进行交接支护，根据液压传动的相关原理可以对其支护参数更加方便的调整，从而适用变化莫测的工作环境。

3.3针对煤矿掘进支护的特殊优化措施

目前随着煤矿开采工作的日益复杂，特殊的掘进支护也得到了越来越多地使用。这些特殊的支护在以往的开采中应用较少，缺乏一定的使用经验，也缺乏相关的使用规定。鉴于以上情况，针对这些特殊类型的支护设计科学规范的相关标准和手册对煤矿的顺利开采有着重要的意义。掘进作业的安全与否决定着煤矿能否顺利开采，为了掘进支护的进一步发展有必要投入精力对此研究。

3.4增强顶板承重能力

为最大限度的减少对围岩应力的破坏,保持它的稳定性和完整性,尽可能光面爆破,并用锚喷的方式来支护。充分地利用围岩的自身承重力,更好的和支护体一起来承载压力。

3.5重视支架强度和围岩释压、让压协调

实践证明,巷道施工中,初柔后刚性支能更好地减缓软岩变形,且能保持空间的完整性,返修率低。现在推广的新奥法技术,支护体强度大,又能使围岩释放压力,效果较好。

3.6控制流变,保持支护稳定性

对巷道要及时的封闭,避免围岩风干吸水后膨胀,抑制流变。最好的办法是使用锚喷临时支护,利用围岩压力、巷道变形与支护的相互作用,找出临时支护范围中永久支护的最佳点。

3.7新奥法技术

实践证明,过去巷道返修仍按原设计支护的方法,理论脱离了实际。新奥法技术强调检测,改进措施。技术中锚喷支护的锚杆能加固提高岩石承重能力的作用,控制了围岩的变形。岩层和锚喷层紧密的粘贴在一起,及时的封闭了围岩,增加了抗压力,也有效的防止了风干水浸。

结语

随着科技的不断进步，我国挖掘矿产资源的技术不断成熟，在软岩领域的支护技术也在不断的更新和完善。经过不断探索和发掘，以锚喷工艺为主的联合支护结构将是解决软岩支护的有效措施之一。矿区中的软岩巷道挖掘中的顶板支护与其他矿井硬岩矿井是不同的，在施工过程要掌握软岩矿井中的特点，弄清软岩矿井的应对中的具体措施，找到适应他的施工办法，才可以控制项板的作用，确保矿井顺利生产。先柔后刚和让压技术的避让、支护主应力方向的巷道布置、三防（防风干、防水浸、防大炮震动）施工工艺等，是近几年来在软岩矿井中应用的高新及时。只有科技人员不断的进行技术创新和发展，才可以提高软岩矿井掘进顶板支护技术，为井下作业提供安全保障。

参考文献

[1]李亚辉.化乐煤矿泥化软岩巷道支护及快速掘进技术研究[D].中国矿业大学,2015.

[2]马睿.巷道快速掘进空顶区顶板破坏机理及稳定性控制[D].中国矿业大学,2016.

[3]张海洋.云驾岭矿深部回采巷道围岩稳定性评价及支护技术研究[D].中国矿业大学（北京）,2017.