煤矿开采掘进中高强支护技术的应用

　　摘要：在煤矿开采掘进工作中，对高强支护技术的应用具有很大的广泛性。高强支护技术作为现代煤矿开采掘进作业中的一项先进技术手段，不仅提高了煤矿的生产作业效率，也促进了煤矿经济效益的增长，同时还为保障矿山安全生产、减少矿难事故对矿工人身安全的威胁做出了贡献。正是由于高强支护技术在煤矿开采掘进中展现出了它有别于传统支护技术的先进性和优越性，所以近些年来，如何更好地应用高强支护技术为煤矿生产建设服务，一直都是业界热议的话题。本文中，笔者首先介绍了高强支护技术的概念，然后在此基础上对高强支护技术在煤矿开采掘进中的应用实例进行了示例分析。

　　关键词：高强支护技术;掘进巷道;应用

　　1高强支护技术概述

　　所谓的“高强支护技术”，主要指的是在煤矿采煤掘进工作中，利用锚杆、钢丝网、锚索等设备、设施而组装成的一种巷道支护设备。由于煤矿井下地质结构比较复杂，在采煤掘进中会经常遇到一些底软、顶软的煤层，所以出于安全考虑，矿工有时也会把两种或两种以上的支护结构联合起来使用，这样做的好处是即使是在掘进巷道顶板出现松动、变形的情况下，也能较好地提高巷道及矿井周围岩石的稳定性，增强巷道的载荷能力，避免巷道因承受过大的压力而发生变形。鉴于高强支护技术的安全性能和经济性能都比较优越，所以在煤矿开采掘进中得到了较好的应用。下文就其应用示例略作谈论。

　　2高强支护技术在煤矿采煤中的应用示例

　　2.1高强支护技术在采煤掘进中的应用

　　在采煤掘进作业中应用高强支护技术采用的是悬吊原理，具体做法是先对锚杆的直径、长度等予以确认，然后再对锚杆所具有的承载力、锚固力等予以确认，最后还要对锚杆的稳定性加以确认，并保证间排距和相关参数达到了设计标准的要求，在完成了上述准备工作之后，就可以利用高强支护技术进行连续的应力传递，降低垂向应力，减少掘进中的岩石变形，实现预期掘进支护效果。

　　由于煤矿井下掘进作业环境具有一定的地质复杂性，不同矿井掘进作业环境会有所不同，所以高强支护技术在采煤掘进中的具体应用还要视煤矿采煤煤层结构和围岩岩层特性等实际情况而定，根据实际情况来制定加固巷道、增强顶板与围岩强度和承载力的支护方案。以目前多数煤矿的掘进作业情况来看，较为常用的高强支护技术主要有光爆锚喷网支护技术、超高强喷射混凝土支护技术以及联合支护技术等等，在加固方面较为常用的计算方式是半圆拱断面净宽和净高之积的计算方法，对这些高强支护技术的联合应用极大地提高了煤矿采煤掘进作业的安全性。

　　2.2高强支护技术在软岩巷道中的应用

　　在煤矿开采掘进作业中，软岩巷道不仅具有围岩节理裂隙，而且稳定性也不大好，这就很容易诱发采煤掘进作业中各种事故的发生，如巷道变形、冒顶、透水等等。但是如果在采煤掘进作业中应用高强支护技术，就可以大大提高软岩巷道结构的安全性，进而有效避免巷道掘进中各种顶板事故的发生。在应用高强支护技术之前，如何保证采煤掘进中软岩巷道结构的安全性能，一直都是矿山生产作业的难点，应用高强支护技术之后，让这个难点问题得到了解决。为了保证采煤掘进工作软岩巷道的安全性，维护巷道支护工作的有序性，管理人员需要从支护设备的稳固、质量、性能等三个方面做好对顶板支护的评价工作，需要指定专门人员对支护设备工作状态进行定期的检修、维修和保养，以保证支护设备工作状态的稳定可靠性。

　　2.3高强支护技术在预破碎煤层中的应用

　　在煤矿开采掘进过程中，会经常性地遇到一些破碎煤层，如果对于破碎煤层沿空掘巷采用传统的棚式支护方案，其结果常常是前面掘进，后面修缮，这不仅严重拉高了巷道的支护经费和维修管理费用，还制约了采煤掘进作业的生产进程，而且巷道支护的安全性能也不可靠。特别是在掘进施工中需要使用爆破技术时，传统的棚式支护的稳定性就更不可靠了。由于使用爆破技术会对巷道周围岩层和巷道结构都产生很大影响，所以为了安全起见，就必须要利用高强支护技术来对预破碎煤层进行强固支护。在爆破作业中，以爆破点为中心对周边岩层造成的影响程度是有所不同的，应用高强支护技术需视岩层的松动情况而采取相应的加固处理措施。需要说明的是，在爆破作业之前，就应该先对关键位置的围岩做好锚固加强处理，这样做的目的是为了更好地发挥围岩的承载作用，降低岩层压力过大带来的危害，预防围岩的变形。

　　2.4对光爆锚喷网高强支护技术的应用

　　前文在介绍高强支护技术工作原理时简要介绍了锚杆的悬吊功能，利用悬吊功能可以使即将发生冒落的围岩被固定在它的上方更加坚固的围岩上，换言之，也就是以锚杆支撑对即将发生冒落围岩进行支撑并对围岩的重载荷进行承载。由于支护锚杆具有补强功能，因此巷道更深位置的围岩载荷也会因为在巷道四周加设了锚杆而降低，围岩强度因此会得到相应的提升，围岩承受的拉应力及压应力也会随着而变得更小。

　　在这种作业环境中应用高强支护技术时，组合梁的作用是把锚杆支护在层状岩层的位置上，把薄岩层和锚固结合起来应用组合成组合梁结构，这样做会让巷道的承载性能更强，巷道的安全性能更稳定。并且，利用锚杆的加固拱作用还可以改善围岩的薄弱部位，提高围岩的抗剪力作用，比如对于在深部围岩位置采用加固拱结构，不仅会使围岩的稳定性大大的提高，而且还降低了巷道上方围岩出现形变或松动的可能性。

　　2.5对超高强喷射混凝土高强支护技术的应用

　　该项高强支护技术主要是应用在深部巷道的工作环境中。由于煤矿井下深部巷道的地质结构一般都比较复杂，生产作业空间狭窄，且具有一定的封闭性，因此其围岩结构表现出了不稳定的一面，比如煤矿井下深部巷道围岩结构会经常性出现松动、变形等情况就是对其不稳定性的较好例证，对于这种情况，最好的处理办法就是采取超高强支护技术来对抗围岩的松动、变形等情况的发生。假如针对这种情况，采用的支护结构的强度不够高，那么有可能出现的情况就是煤层的被压出或者是冲击地压，这样一来，煤矿深部巷道的安全性就难以保证了。反之如果利用超高强喷射混凝土高强支护技术，那么即使是处在巷道深部的顶板也可以实现对它有效的支护，保证煤矿开采作业中深部巷道的稳定性。

　　一般说来，高强喷射混凝土技术具有潮式和湿式两种不同喷射工艺，其中潮式是先对水泥材料、骨料等进行拌合，在搅拌过程中加入少量的水以起到润湿的作用，然后再利用压缩空气将其推送至喷射的位置上，同时按比例配入水与速凝剂，最后完成喷射作业;湿式则是先把水泥材料、骨料和足量的水等进行混合，而后再利用压缩空气把混合好的材料推送至喷射的位置上，同时按比例配入速凝剂进行搅拌，并迅速完成喷射作业。利用超高强喷射混凝土高强支护技术的显著特征是可以改善煤矿井下深部巷道岩石的强度和承载力，保障深部巷道的作业安全。

　　2.6对联合高强支护技术的应用

　　联合高强支护技术，主要是应用于在利用喷射混凝土支护结构已经不能保证煤矿井下深部巷道完整性的情况下和在巷道有可能发生流动、移动和变形等的情况下，在这些情况下，利用联合高强支护技术具有重要意义。所谓联合高强支护技术，是对采用锚背支护和U型钢可缩性支架而联合形成的超高强支护体而言的，其支护体中的U型钢可缩性支架既可以适应矿井深部巷道的变形又能够控制巷道顶板及煤层结构侧向变形。

　　联合支护技术经常用到的材料主要有金属网、钢筋网、塑料网以及木材、混凝土等，就煤矿井下深部巷道而言应用最广泛的当属钢筋网背板，在具体应用中是先利用同锚杆将钢筋网背板锚作用于矿井巷道顶板上，而后再与支护体中的U型钢可缩性支架联合使用，这样就组合成了一种高强支护技术联合支护体。利用这种高强支护技术联合支护体可以显著提升煤矿井下深部巷道顶板、围岩等稳定性，特别是对于那些在利用喷射混凝土支护结构已经不能保证煤矿井下深部巷道完整性的情况下和在巷道有可能发生流动、移动和变形等的情况下，利用这种高强支护技术联合支护体而达到的安全效果会更加突出。

　　参考文献：

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　　[2]王孝龙.煤矿采煤掘进中高强支护技术的应用探讨[J].机械研究与应用,2018,181-182+185.

　　[3]曹高生.高强支护技术在煤矿采掘工作中的应用探讨[J].机械管理开发,2017,32(2):75-76.

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