煤矿掘进巷道支护设计分析研究

煤矿掘进巷道支护设计分析研究

班建光

平顶山天安煤业股份有限公司十一矿开掘预备队 河南省平顶山市 467000

摘要：煤矿作为国家支柱性燃料的来源之一，在城市建设中发挥着重要的作用。近年来，各行各业对煤炭资源的需求量也逐渐上涨，煤矿企业的生产规模随之扩大，煤矿矿井内掘进工作面的数量也大大增加。在巷道施工时，要选择适合的支护方式，正确选择支护参数，对施工过程中发生的情况要技术处理，在很大程度上保证支护效果，防止发生煤矿安全事故。

基于此，本文将对煤矿掘进巷道支护设计进行分析。

关键词：掘进巷道；支护设计；应用策略

1 掘进巷道支护存在的问题

1.1 缺乏专业的支护技术管理

我国许多煤矿企业严格控制支护成本，在掘进巷道支护工作中，采购不符合支护技术的材料使用，由于煤矿的地质条件和结构差异很大，支持使用材料的要求是不一样的，有的煤矿在进行掘进巷道支护时，对使用材料有非常多的要求，企业不能按照具体的支护要求和生产情况，选择最优质的使用材料，会严重影响支护效果。支护设计的相关部门在对掘进巷道支护进行合理的设计时，没有全面考虑支护巷道的一些详细情况和煤矿地质的分布情况，导致支护的设计工作不能很好的进行，设计出的支护方案缺乏合理性和科学性，进而提高了支护难度，导致安全事故频发。

1.2 支护设备落后

现在煤矿掘进巷道通常使用锚索机完成钻探工作，在建设的过程中，工人的钻眼技术和角度的不同，使得钻眼工作会出现一些差别，严重影响了支护质量，使得巷道支护工作不合格，另外，掘进巷道支护工作不能完全靠个人感觉，这样容易出现较大的误差，使支护效果达不到理想的要求。而机械化的掘进巷道，应用悬臂式掘进机完成支护工作还是比较普遍的，使用这种机械设备进行支护工作存在很多弊端，一些支护工作无法按规定要求完成，导致支护的工作效率和工作质量非常低，极易引发煤矿的安全事故。

2 煤矿掘进巷道支护设计参数

在巷道掘进过程中，应选择合理、科学的施工参数和工艺方法，有利于提高巷道掘进的最终效果和围岩的稳定性。一般情况下，支护的参数应该和巷道的实际状况相符合，确保合理的支护参数，能够满足相当量通风的需求以及变形速率，还有经济效益方面的需求。

2.1 断面形状

矿井巷道断面形状的差异会导致其承载能力出现差异，通过试验结果表明，与梯形和矩形巷道相比，拱形巷道的承载能力更高，不过因为巷道顶板法碎裂的可能性较高，后续维护比较困难，因此可能影响后期施工作业的良好进行。需要融合施工位置的具体条件，巷道施工期间科学的选取支护措施与巷道形状，统筹所有施工流程，才会逐渐提高巷道施工效果，确保施工过程的安全性。

2.2 支护时间选择

掘进工作完全完成后容易受到损伤，主要是各种不同的应力所产生的破坏作用，巷道的围岩呈现出来塑性的状态，同时巷道围岩还受到不同方向所产生的应力作用影响，因此非常容易变形的条件或顶板破损现象，顶板沉陷、断裂等。这些现象在巷道中所产生的切向应力造成重大影响，而径向应力相对来说比较小。因此，在巷道的掘进工作完成后，一旦出现了应力压力影响的高峰时期，必须要加强施工巷道进行维护，在恰当的时间内采取合理有效的措施进行支护，才能够确保在高峰时期降低巷道所承受的压力，减少对于施工巷道呈现出来的破坏程度，有效的提高巷道所具备的安全稳定作用。

3 煤矿掘进巷道支护设计分析

在煤矿巷道支护施工过程中，要认真调查煤矿的地质构造，综合选择合适的支护参数和支护技术，尽量减少支护过程中的一些不利影响，保证煤矿巷道支护的安全。目前，煤矿掘进巷道支护受多方面的共同影响，使得巷道的稳定性和安全性发生了较大改变，出现严重的变形情况。因此，要有效选择支护方式，满足所有的支护要求。

3.1 砌碹支护方式

在矿山建设的早期阶段，砖砌体支护得到了广泛的应用，特别是在大拱硐室巷道的支护中。以往的砌碹支护方式主要包含混凝土砌块支护、浇混凝土支护以及钢筋混凝土支护等。砌碹支护是刚性被动支护方式的一种，工作任务较多，投入的资金较多，但是在土性较差以及形变程度较高的巷道中应用比较困难，因此这种支护形式通常会被应用到相对独特的巷道与硐室中。

3.2 液压支护结合

液压支架技术的使用通常采用钢网，可以使支架更加牢固，不易产生裂缝。在支护过程中，为了减少各种问题的发生，特别是渗漏问题，相关的管理人员应该不断提高监管力度，时常检查支护效果是否发生变化。在检查支护工作时，要及时更换有质量问题的设备，防止出现危险情况，保证支护工作的稳定和安全。如果发现存在漏顶现象，应该合理使用液压支护技术，有效解决此类问题，达到很好的处理效果。

3.3 注浆加固方式

在破碎的煤层开拓巷道，注浆支护的应用范围比较广泛，注浆支护施工主要采用高压注浆泵推进施工注浆孔注浆凝固，从而确保巷道周边存在的破碎的围岩胶结力度，采取这一措施主要的原因就在于可以打破原岩应力的岩石重新进行应力方面的分布，从而可以使得原岩的应力可以达到分布平衡的效果，采用注浆支护的方式，还可以有效的提高围岩所具备的具体的承载的能力，最终能够起到很好的支护效果。

3.4 棚式支护方式

所谓棚式支撑，主要是上世纪90年代形成的，根据结构材料的不同和棚式支撑的不同，可分为混凝土结构棚式支撑，和钢筋混凝土框架结构棚式支撑，包括金属支撑结构棚式支撑。当前我国煤矿的技术水平在应用的过程当中也得到了发展和进步。传统的混凝土结构和钢筋混凝土结构棚式支护已经不符合当前时代需求，逐渐被淘汰，而金属的支架结构本身就具有一定的刚性和韧性，操作起来相对简单，架设的过程也较方便，在煤矿当中都得到了广泛的应用。但是金属支架结构棚式支护成本最终耗费的资金费用较高，并且在一些特殊的地段，比如大倾角斜井，或者是一些地质条件比较复杂的地区应用显示出来的最终的效果相对不明显。

3.5 复合支护方式

顾名思义，复合支撑法是在支撑过程中，将两种或两种以上的支撑形式整合起来，完成支撑。目前高频复合支护方式为锚杆与锚索吊棚结合应用，锚杆、锚索与钢棚结合应用等。应用复合支护形式能够提升支护效果，良好的展现所有支护方式的优势，保证所有支护方式能够相互弥补短板。不过因为复合支护形式成本较高，工作量较大，并且在施工期间还需要考虑配合情况，因此巷道在施工过程中需要依据具体情况，科学的选取复合支护方式，保证支护质量。

3.6 做好支护准备工作

煤矿企业工作人员在掘进隧道中，要充分调查地质条件，充分了解巷道的一些条件，选择合适的巷道形状，最大限度地减少应力对掘进隧道的不利影响，减少围岩变形的次数。针对煤矿掘进巷道支护工作过程中出现的一些情况，要不断分析所有数据资料，选择正确的支护方式，提高支护进度，严格制约巷道表面的承受压力，适当提高巷道岩石的承受力，防止向其他方向不断延伸，这样可以提高支护效果。选择复合巷道支护方式时，要使围岩始终保持光滑，减少应力，保持更好的支护效果。

4 结束语

随着当前我国煤矿产业的不断发展，以及对煤炭产量需要的不断增加，煤矿生产也在不断的拓展和延伸，巷道在掘进的过程中面对更加复杂的地质条件，围岩受到了外部压力的影响，出现变形或者是破碎的现象，不仅使巷道围岩的掘进效率降低，而且还会影响煤矿企业安全生产。因此在生产工作中，要采取科学有效的支护工艺和施工措施，选择科学的支护参数，及时发现存在的问题，采取更加合理有效的施工措施。

参考文献：

[1]王金立.煤矿掘进巷道支护设计分析研究[J].当代化工研究,2020(24):80-81.

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