煤矿井巷支护与维修技术

煤矿井巷支护与维修技术

许友贤

师宗县能源局  师宗县煤炭事务服务中心  云南    师宗   655700

摘要：煤矿井巷支护是煤矿安全开采的前提条件，煤矿井巷及支护结构受到开采作业的扰动，存在变形、破坏等风险，应及时采取维修措施，维持煤矿井巷运行的安全。但适用于煤矿井巷支护的技术类型较多，每种技术都有着一定的适用条件。因此，本文针对煤矿井巷支护与维修技术进行分析，阐述了各种井巷支护技术应用的要点及注意事项，以期作为煤矿井下现场井巷支护与维修过程中的参考借鉴。

关键词：煤矿井巷；井巷支护技术；井巷维修技术

煤矿井工开采对于井巷支护与维修技术的应用水平有着较高的要求，然而煤矿地质条件复杂、作业环境不良等因素增加了巷道支护与维修的难度，需通过对巷道支护与维修两项技术进行深入研究分析，不断完善支护技术与维修技术应用方案，提高技术水平，切实解决煤矿井巷支护与维修作业中的关键核心问题。

1.煤矿井巷支护技术

1.1棚式支护技术

煤矿井巷棚式支护属于一种被动支护技术，棚式支架需与井巷围岩之间形成受力关系，当围岩压紧支架时方可达到棚式支架支护围岩的目的。按照支架材料的不同，可以分为木支架、金属支架、钢筋混凝土支架等，是煤矿井巷最为原始的支护技术。在实际的应用中，棚式支护技术需根据井巷的实际条件，并结合棚式支架材料特征与性质进行选用。木支架在潮湿环境中易腐烂，具有可燃性、支护强度不够、承载力有限、支护时间不可过长、使用寿命较短，只可作为维修时的临时支护。金属支架有柔性支架与刚性支架两种，可缩性支架适用于变形地压为主的巷道，金属刚性支架不耐腐蚀，而煤矿井巷环境湿度大、温度高、腐蚀性强等因素加快了金属支架的腐蚀速度，影响支护的整体稳定性。钢筋混凝土支架的钢筋完全包裹在混凝土中，支护的强度高，使用的寿命长，强度高、刚性好，通常用于以松动地压为主的巷道，可作为煤矿井巷长期的支护结构。

1.2锚喷支护技术

锚喷支护技术整合运用了锚杆支护与喷射混凝土技术，通常先在井巷岩层中打入金属锚杆，然后高压喷射水泥混凝土，混凝土凝结后与围岩共同形成一个钢筋混凝土结构，使岩体成为支护中的结构材料，调整围岩应力分布，实现岩体自身支撑的目的，在煤矿井巷中可以用作临时支护与永久支护。该支护技术涉及到锚杆材料的选用、水泥混凝土的预制、围岩钻孔作业、锚杆安装及高压喷射混凝土等施工内容，施工技术难度较高。在煤矿深度开采过程中面临着不同的井巷支护条件，在井巷应力集中、存在地压、围岩结构不够稳定的情况下，应选用锚杆支护技术稳定围岩结构。在岩体整体性差，岩石硬度大时可采用锚杆支护技术稳固危石及层状岩层面滑动的风险，通过钻孔及安装锚杆，在岩层内部构建锚固体，达到稳定岩层结构的目的。在井巷施工的扰动下，软岩层的稳定性差，易出现变形、松动问题，可选择使用锚喷支护技术，对软岩层进行全面的支护，以改善软岩层结构，提高围岩的牢固程度，保护煤矿开采作业的安全。

1.3复合支护技术

综合考虑煤矿生产需要、围岩变形与破坏特点，在井巷地质条件复杂，运用单一的支护技术难以满足现场需要时，须选用两种以上支护技术对煤矿井巷围岩结构进行联合控制。比如“锚杆+锚索”锚固支护、“棚式支架+支柱+砌碹”表面支护、深度注浆加固技术等，灵活组合运用以上支护方法能有效应对复杂多样的作业环境。复合支护技术适用于高应力、大变形等井巷作业条件，运用高稳定性、高强度、高承载力的复合支护技术，可突破现场支护作业条件的限制，全面提高井巷支护体系整体的稳定性。煤矿井巷深层软岩支护施工中，以锚杆支护为基础，在煤巷加固段联合运用喷浆、壁后充填、深孔注浆、锚杆加强、锚索补强等支护方案。在岩巷正常段采取“锚杆索支护+U型棚+喷浆+壁后充填+深孔注浆”支护施工方案。在岩巷破碎段可联合使用超前预注浆、外层锚杆、架U型棚、喷浆、锚索等支护方案，提高围岩强度、恢复三向应力状态、改善围岩完整性。

2.煤矿井巷维修技术

2.1超前维修技术

井工开采受开采深度的影响，井巷长期受高地应力的影响，导致支护结构变形。基于煤矿井巷支护结构常见的问题，采用超前维修技术可降低维修的难度，还可加快维修的速度，减少维修工作量。在超前维修工作中，应遵循因地制宜原则，根据支护类型及发现的损坏迹象，制定针对性的超前维修方案。以师宗星林矿业有限公司长青煤矿+1860m10901机轨合一运输巷超前维修为例，其采用的是锚网喷联合支护方案，该巷道断面为半圆拱形，巷道长260m、宽4.5m、高3m。在巷道掘进过程中，发现掘进迎头后路支护结构上的混凝土出现了裂缝、离层等问题，通过现场查看发现，巷道已发生一定的变形，改变了支护结构受力，混凝土层受到严重挤压，通过总结分析及现场论证，选用半圆拱U29型钢棚采取联合支护措施，对变形范围内的支护结构进行整体加固，稳固了围岩结构。维修结束后，对维修区域进行顶底板相对位移量进行观测，经过2个月观测结果的汇总统计，平均位移量只有75mm，符合井巷支护工程的标准要求。

2.2局部破坏维修技术

在井巷局部出现非实质性的破坏，安全性符合煤矿安全生产要求的情况下，应对局部区域破坏进行维修，防止小问题扩大化，增加后续维修的难度。比如：井巷原始喷射混凝土层出现开裂、剥落现象，支护结构遭到破坏，经检查混凝土层下方的岩层出现了松散迹象，可采取二次联合支护方案，对原始支护结构进行“锚网喷+壁后注浆”处理。一是清理干净维修区域，去除开裂浆体；二是选择使用长度为3m的优质螺纹钢锚杆，按照0.5m×0.5m网格设置钻孔，在钻孔中填入树脂药卷锚固锚杆底部，锚杆外露长度为0.2m；三是挂上金属网，喷射一层厚度为0.12m、强度等级为C20的混凝土；四是壁后注浆，钻孔深度2m，网格布置间排距1.3m，放入注浆钢管，按照巷道长度1.5t/m的注浆量，以约2.5MPa的压力进行注浆作业，对井巷围岩结构进行加固，增强支护结构的承载能力，保证井巷长期安全稳定。

2.3严重变形维修技术

煤矿井巷如果出现严重变形，原有支护结构的强度、承载能力已无法满足井巷支护的需要，应先进行扩巷，再进行支护处理，达到稳固井巷的目的。在维修中应采用钢支架、喷浆、壁后充填、深孔注浆联合支护控制方案，钢支架选用U29型钢支架，支架的顶部采用金属菱形网罩，根据井巷长度按照“棚距0.6m、板梁间距0.4m”的参数设置支架组数，完成钢支架搭设后在围岩上喷射高强度混凝土，使混凝土完全包裹围岩表面的支架，形成一个牢固的整体支撑结构，最后进行壁后深孔注浆，利用水泥的渗透性与固结性整体加固围岩内部结构，以此可有效的控制围岩变形。

结语：煤矿井巷支护与维修技术是保障井巷稳定、开采安全的重要措施，在井巷支护与维修工作中，应准确选择运用井巷支护及维修技术，提升井巷围岩结构的稳定性，及时解决井巷变形、损坏、围岩松散等问题，维持煤矿井巷长期稳定可靠及安全。

参考文献：

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