突出煤层石门揭煤的支护工艺变革

突出煤层石门揭煤的支护工艺变革

王冲冲

北京天地华泰矿业管理股份有限公司 内蒙古鄂尔多斯

摘要：煤层石门揭煤的支护工艺，主要是通过对巷道的支护进行让压处理，将原有的U型钢棚支护优化为锚索支护，并进行喷浆加固，使得掘进期间更加安全，相较于传统钢棚支护工艺，将原本受制于被动支护变为能够主动支护，减少巷道施工难度，减轻人工劳动强度，节约了巷道支护成本，增加了巷道顶板的安全性，具有极高的经济效益与社会效益。

关键词：煤层石门；揭煤工艺；支护工艺变革

引言

新汶矿务局金黄庄煤矿在B104运输石门揭煤施工中实现了锚网索+喷浆支护工艺的创新，针对传统支护工艺，首先将支护进行改进，从而促进巷道成型及支护强度双优的最终目的。该种技术不仅能够大幅度减少传统工艺所使用的材料消耗，简化流程环节，还能将每一级层次的巷道工作量减少10%。除此之外，将传统支护工艺容易出现的巷道墙体开裂现象缩小至近八成，其节约喷浆量月0.5吨。重复检修巷道的工作量减少近七成，在开挖过程中的巷道岩体脱落事故降低至20%，并且巷道之间的结构更加紧密，相较于之前的收敛量下降至75%。最后，根据相关财务报告可以得出，采用新型支护工艺从事生产活动，能够将所开采的收益以进程计算，能够节约成本2900元/m，单个项目为企业直接减少投入30万元以上。提高该矿区的经济效益，并且从保障巷道的层面来看，能够减少施工过程中所遭受的安全隐患。该项目重点对U型钢棚支护的优缺点进行实证分析，再结合锚索支护工艺中所具备的优点，将支护工程由被动转化为主动，为后续相关煤层石门揭煤的工艺进步作出一定的借鉴意义。

1. 煤层石门揭煤支护工艺变革原因

在进行煤层石门的开挖过程中，由于内部地质条件相对复杂，所承受环境的限制性更加明显，此外，进行开挖的地质内部自身额压力指数过高，不利于工人长期作业。再者，进行煤层石门揭煤开挖，施工质量会在巷道上直观的显现，由于周围地质环境与支护工艺的不适应，使得巷道两侧会呈现裂纹，并且此类裂纹会在巷道工程完成不超过一月之内就开始展现。特别是在一些地质较差，岩层结构不紧密地区，在这上述地区进行施工作业，多采用深部挖掘为主，采用传统U型钢棚支护工艺，但是该种工艺在岩土发生变化，巷道出现裂痕时稳定性会呈现大幅度下降，严重影响该矿井的后续发展。除此之外，进行该种巷道的改造，由于U型钢棚支护自身只具备被动性，因此在产生巷道裂缝时不能及时进行处理维修，导致后续巷道围岩的把控难度加大，所形成的裂缝会更加严重，如果继续采用U型钢棚支护进行深度拓展，就会造成巷道产生喷裂，使得内在质量不能有效保障，可能会加速巷道系统的崩溃，长久下来，就会形成严重的安全隐患，但是修复工作所耗费的时间与成本相对较高，导致企业的生产成本大幅度增加，严重制约了企业长久发展的战略规划。

结合上述问题，要想将该种问题解决，就必须从源头出发，就是在矿井挖掘过程中，对巷道进行分流管理，将原本杂乱的内部应力进行集中，实现锚网喷浆。此外，岩体构造上的支护装置在外部压力的作用下很容易陷入易损状况，加之岩塑性的强力作用，导致在传统工艺下的巷道出现裂缝，巷道质量与安全性能得不到有效保障，并且该种情况的发生，会将危害蔓延至其他方面，例如在锚杆支护设备易损、铺设网络等装置不能得到有效地维护与修正，使得内部巷道在极短的时间内，就会产生大规模的墙体脱落，裂缝增大。针对以上问题，必须要进行岩体内部裂缝的重新喷补，严重浪费资源与人力，并且后续施工很难达到所要求的设计目标。

2. U型钢棚支护工艺问题解析

认识对实践具有反作用，同样，由于传统煤层石门揭煤支护工艺中存在的缺陷进行深入探讨，才能得出如何解决上述问题的方式方法。首先就是对巷道的挖掘过程进行重新梳理，围岩所形成的应力会在巷道出现时产生，并且伴随着巷道的开发进行拓展。可以得出，应力的出现是无法进行改变的，但是此时段内的应力作用较小，不能对岩体、巷道以及岩层紧密程度构成威胁，但是随着横向巷道的深入而不断扩大，在此过程中的支护是无法替代的。接着，分析在巷道完工后进行锚网支护喷浆，该层锚网支护喷浆会伴随着岩层一起变动，并且在初步实现粘合时，内部岩体与喷浆之间的结构较为紧密，不容易被破坏。但是如果在锚网喷浆过程中不注重喷浆质量，就会形成喷浆层的厚度过大，缺乏一定的柔和性，从而与外力相互争斗，导致锚网出现大面积的变形，造成喷层出现断裂，严重影响支护效果。

结合上述论断，可以清楚知道，U型钢棚支护在支护初期具有极高的支护能力，并且所能承受的支护压力较大，并且能够实现一定的柔和性，在喷浆工艺较为优良时会使得巷道内部的变形程度较小，更能符合进行安全生产的标准。此外，在进行U型钢棚支护装置的安装时，通常都是使用拉杆将支架进行整体连接，使得该项支护系统更加完善。最后，根据巷道内部裂缝出现时间与程度分析，U型钢棚支护在巷道建立初期具备较强的支撑作用，整体结构紧密，咬合力较强，但是伴随着时间推移，会在巷道内部出现一定的纰漏，即巷道内部的应力不断增大，导致原有支护装置的承受阈值崩溃，造成大面积裂缝现象的产生，并且此类装置只具备被动反应机制，不能进行有效的问题解决。

3. 锚索支护的工艺进步

结合上述分析，针对煤层石门揭煤过程中所出现的巷道损坏情况，必须进行主动改善，锚网索+喷浆支护工艺的开展，该项工艺需要根据围岩特性及稳定岩层位置选择合适的锚索直径、长度及布置方式以达到要求的支护强度。锚网索+喷浆支护工艺可减少围岩掘进量并紧贴岩面减少巷道变形量。在后期巷道围岩应力稳定后可根据实际需要对巷道进行二次放压支护，在该阶段相较于U型钢棚支护工作量会减少很多。

在锚网索+喷浆支护中锚索长度及直径的选择尤为重要，只有当锚索锚固在稳定岩层中才可将锚索的悬吊支护作用发挥到最大。另锚索具有抗拉伸能力强但抗剪切能力较差，施工中尽可能的使用钢带及钢筋梯等让锚索支护为一整体性，增强巷道锚索支护的整体受力性能。

结语

综上所述，在进行煤层石门揭煤支护的建设中，首先要考虑在掘岩土两侧的应力对巷道内部所产生的影响，将锚网索+喷浆作业相互结合，体现科学性与合理性，此外，根据这种方式，能够大幅度降低该煤矿矿井在开发维修中的成本，提高该矿区的经济效益，并且从保障巷道的层面来看，能够减少施工过程中所遭受的安全隐患。重点对U型钢棚支护的优缺点进行实证分析，再结合锚索支护工艺中所具备的优点，将工程变化程度由被动转化为主动，为后续相关煤层石门揭煤的工艺进步作出一定的借鉴意义。

参考文献

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