赵杰锋

【摘 要】煤矿开采通常以地下作业为主，在进行地下作业时，需要开辟很多巷道来进行开采工程的通行、运输。而地下作业时，巷道很可能出现变形塌陷，因此必须对巷道进行支护，最大限度地保障工程进展顺利及工作人员的安全。因此需要更完善、合理、稳定的支护技术提供安全保障。

【关键词】煤矿；巷道；支护技术

煤矿开采工作具有极高的危险性，所以在实际开采时，无论是何种技术，若不能正确使用都会造成严重的经济损失。所以必须保证技术万无一失，特别是煤矿巷道支护技术。近年来，我国煤矿巷道支护技术取得了较大进步，但相较于发达国家来说其水平仍有待提高，如何有效提升我国煤矿巷道支护技术成为了一个重要课题。

1 煤矿巷道支护技术的概述

煤矿巷道支护技术包括装配式钢筋混凝土支护、可缩性金属支护、刚型支护和锚杆支护。经实践证明，锚杆支护缩减了巷道支护支出成本，减轻了工人劳动压力，是巷道支护技术中最有效的支护技术。此外，锚杆支护简化了超前支护和采煤工作面端头支护的工艺流程，对安全生产提供了保障，提高了采煤工作面的效率。目前，锚杆支护技术已在国内外得到广泛使用。

井工开采是我国当前各地进行煤炭开采的主要方法，有很多煤矿企业开采深度已经超过了 700 m，甚至達到或超过了 1 000 m，随着开采深度的增加，矿压越来越大，巷道支护强度要求越来越高。因为煤矿巷道及其支护技术在煤矿巷道中的应用，具有安全、高效、科学等特点，一方面能够增加煤矿工程的使用年限，提升工程安全系数；另一方面能够降低煤矿安全生产事故发生率。因此，根据各地煤矿的特点，如何科学有效的应用煤矿巷道及其支护技术，提升巷道安全系数，减少安全事故的发生，提高煤矿的经济效益，已成为当今煤矿产业研究探讨的一个重点和难点。

2 煤矿工程中的支护技术

因实际环境的复杂性，煤矿开采工程中支护技术的运用形式有很多种，较为常见的有：砌碹支护技术、棚式支架支护技术、锚喷支护技术、锚索及联合支护技术。

1）砌碹支护技术。属于被动支护，适用于矿井浅部矿压较小的稳定岩层中，通常会使用钢筋混凝土、料石等加固材料支护。砌碹支护的缺点在于施工复杂，致使工期缓慢，如遭遇巷道围岩形状有较大变动时就无法使用。以往砌碹支护只适合于大型巷道。

2）棚式支架支护技术。棚式支架支护是目前使用较为广泛的煤矿巷道支护技术，适用于岩性较差、破碎不稳定煤岩层中，运用各种坚固材料，依据巷道围岩截面的实际形状，设计成相应贴合的形状，以 U 型钢、工字钢等形式对巷道围岩进行支护。棚式支架支护属于比较被动的支护方式，在复杂地质条件下抗压效果较差。

3）锚喷支护技术。锚喷支护目前使用最为广泛的煤矿巷道支护技术，其支护性能相对于其他种类的支护效果更好。锚喷支护技术将巷道围岩周边全部密封，使巷道免遭因自然因素而产生的强度变化。通过内外加固为围岩提供了主动性的支护保障。通过科学对比，锚喷支护技术具备其他支护技术的优点，且避免了缺点，属于综合性煤矿工程巷道支护技术，在当今煤矿行业中应用广泛。

4）锚索及联合支护

锚索支护具有锚杆所没有的深部锚固作用。锚索与锚网梁支护结合起来，在大松动圈围岩施工中将发挥其他支护所不可比拟的优越性。①通过对锚索施加预应力，将锚杆锚固层以外剩余厚度的松动圈岩体紧紧锚固在原岩土上。松动圈内的岩（煤）体受到挤压，有利于松散体的铰接和挤压加固拱的形成，以提高围岩整体抗压性能。②锚索作用使松动圈内岩体与原岩之间清楚了隔层现象，提高了整体承载性能，与原岩一块构成刚性梁承受外来压力，通过刚性梁将压力传递到围岩深处。减少了简支梁失稳所造成的顶底板及两帮变形。③锚索预应力作用部分补偿了巷道开挖造成的应力变化，使围岩由原来的单向和双向三向受力转变，提高围岩的抗变形能力。

3 煤矿巷道支护技术应用

3.1 常见支护技术应用措施要点

1）松动圈支护。当巷道开挖后，通常情况下都会形成松动圈，松动圈中的碎胀变形是围岩变形的原因。在实际松动圈支护当中，常由碎胀变形及围岩变形的幅度大小来决定松动圈的范围大小。松动圈越大巷道支护的难度越大，所以在进行巷道支护时必须通过对松动圈的检测，采用相应的支护技术。

2）围岩强化应用。围岩强化是通过各方面的力学技术，对围岩的力学性能进行改动而运作。理论认为：锚杆支护技术可以对锚固体的力学性能进行改变，以锚杆支护的区域被称为锚固区，会对岩石壁的峰值强度、峰后强度等各方面强度进行提高，改变其应力，从根本上提高围岩强度。

3）复合支护应用。复合支护适用于相对复杂的条件。在煤矿工程中常常会遇到多种地质复杂的情况，此时不可只靠单一支护来增加支护强度，还需多种支护方式融合，达到刚柔并济的效果。

3.2 支护技术应用方式

1）巷道围岩表面支护是在围岩的表层用其他材料进行加固，以提供支撑，达到安全防护的目的。通常在对巷道围岩采取表面支护技术时，会选用混凝土、料石等作为加固材料。

2）巷道围岩内外面支护。此方式作用于巷道围岩外层及内层，同样是以其他材料进行支护的技术。而在材料选择方面，通常会选取锚杆、锚索，使锚杆或锚索处于围岩外内层，进行外内统一性的防护。

3）提高围岩自身强度。其作用于巷道围岩本身，常通过注浆等方式使巷道本身的稳固性提高，进而加强巷道围岩的承载力。

4）分析围岩应力，使巷道处于弱应力区域。通过支架工作阻力监测仪等应力监测设备，通过其监测数据的分析，对巷道围岩所受的应力进行预测，最终找出应力较弱的区域，再对围岩内应力状态进行完善，最终在应力弱的区域内开掘巷道。

4.支护技术应用缺陷及改进措施

当前国内煤矿工程巷道支护技术存在的缺陷可划分为三点：

1）围岩承载圈厚度偏小。在普通的支护工作中，如围岩本身厚度不够，会导致支撑力较弱，所形成的承载圈效应不大，进而影响整体巷道围岩的性能。改进措施：可通过注浆的方式对厚度不够的围岩区域进行加固。因此对于巷道围岩的检测工作必须严谨，找出所有厚度不够的区域进行注浆加固，之后再次确认围岩承载力。

2）支护支架强度控制不足。当开掘出巷道后，巷道区域原本的围岩应力也会进行改变，因此对支护支架形成较大的压力。为了避免发生安全事故和控制巷道变形，必须加强支护支架的强度，以便能够承载压力，同时也要注意支护支架强度不可过大，因为围岩变化性较强，过高的强度会使支架与围岩协调性变差，容易形成崩塌。改进措施：支护支架的强度应当贴合围岩实际承载力来设计，最终的强度数值应当大于围岩本身承载力，以留有一定的对围岩变化所产生的区间。为了确保安全性，不可过度提高强度，确保两者之间的协调适应性。

3）软岩巷道变形。如果巷道是软岩性质，那么一定要注意，软岩会因应力的影响而变大，对周边围岩较弱的区域进行积压，改变围岩结构及稳定性，而当变形维持若干时间后，就会在围岩内部形成连锁效应，对围岩的承载圈进行破坏，最后整体崩塌。改进措施：对于软岩巷道变形的问题，要认真进行日常维护，当出现普通办法无法处理的情况时，应当及时进行补救支护，基于在初次支架的基础上，补充支架的柔韧性、强度。

结 语

对于地下作业而言，安全是第一要素。我国煤矿巷道支护技术还存在一定缺陷，应当在采取相应措施改善后再进行作业，最大限度地保障作业人员的安全。

参考文献：

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[2] 杨敬峰，岳晓强，高平珍. 实施差异化支护 提升矿井经济效益[J]. 科技创新与应用，2017（7）：139 -140.

[3] 庞建勇，姚韦靖. 软岩巷道局部弱支护机理与合理支护形式研究[J]. 采矿与安全工程学报，2017（4）：754-759.

（作者单位：鹤壁煤电股份有限公司第九煤矿）