關于煤礦軟巖巷道掘進施工及支護技術的應用研究

鄒德昕 程顯伍 林齊東

摘?要： 文章分析目前我國采煤行業的發展現狀和技術應用形勢，簡單介紹常用的巷道掘進方式之后，針對煤礦軟巖巷道分析其巷道掘進施工要點和支護作業難點，提出了針對軟巖巷道的有效掘進技術和支護技術，以供參考。

關鍵詞： 煤礦;軟巖巷道掘進施工;支護

【中圖分類號】TD263.3?【文獻標識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.125

1?引言

目前我國采煤行業中常用的采煤方式是井工開采，此種開采方式的技術工藝較為復雜，對開采技術和設備的要求較高。在應用此開采方式時，容易由于開采方式不當而嚴重損壞地質結構與水文條件，還會對井下作業人員的生命安全健康造成危害。據相關部門統計可知，井下開采作業中常見的事故類型就是頂板災害，則主要由于所用開采方案不合理、開采技術應用不成熟和措施不到位等原因引起的，尤其是在采空面積逐漸增加的開采過程中，煤層不再對頂板起到支撐作用，在持續開采作業并施加礦壓時就會造成工作面和巷道的變形。而此時如果沒有采取支護措施或者支護不到位，就會引發頂板巖層的劈壞或者大面積冒落問題，導致工作面安全事故概率的增加。為此就需要合理應用軟巖巷道掘進施工和支護技術來保障煤礦開采作業安全。

2?巷道掘進方式分析

目前常用的巷道掘進方式主要有以下幾種：首先是綜合機械化掘進方式。此種掘進方式最為常用，但是此種方式比較復雜且持續時間長，需要同時使用連續采煤機、懸臂式掘進機以及錨桿機等，其中第一種的應用概率最高，而且成本較低。其次是掘錨一體化掘進方式。此狀方法目前比較常用，此種掘進方法依靠錨桿支護技術開展，保證煤礦巷道掘進和支護的穩定開展。最后是連續采煤機與獨立錨桿配套掘進方式。采煤機是掘進作業中的常用設備，在開展支護作業時也可以利用錨桿鉆車的作用發揮作用。但是由于巷道的預算成本較高，檢測維修工作開展時容易由于檢修難度大而增加費用。因此可以配合使用懸臂式掘進機和人工錨桿鉆機掘進方式。

3?巷道掘進施工要點及支護難點

在軟巖巷道掘進施工中需要針對掘進和支護難點控制好以下掘進施工要點：一是要精確把握施工時間。由于巷道掘進施工中的難點就是軟巖具有強度低和巖層不穩定性、圍巖應力高等特點，這就需要在制定施工方案時要充分考慮和把握圍巖短暫的自穩時間，針對上述施工難點要做好對施工時間的嚴格把握和控制。二是設計合理的巷道掘進路線。在軟巖巷道掘進支護施工中，巷道位置比較關鍵，需要通過合理設計巷道掘進路線來規避高應力區和低強度區域。這就需要詳細勘察圍巖類型和巖性分布情況，在計算和確認巷道受到的應力大小和方向時要結合軟巖分布位置和礦井地質特性來推算，優化巷道位置。三是確保支護斷面的合理性。通過對支護斷面的合理確定，可以有效規避巷道支護結構強度不足而對企業開掘進度造成影響的問題。這就需要合理分析和確定巖層受力情況以及巷道斷面尺寸，選擇具有橢圓形或者馬蹄形的直墻半圓拱斷圖。四是對軟弱的圍巖進行穩定加固。針對目前軟巖強度較低的現象，需要采取對軟弱圍巖進行穩定加固的方式，也就是通過錨桿加注漿的方式來提升圍巖強度和巷道支護質量。五是在軟巖巷道支護作業中受到巖層表面完整性的影響，為了保證良好的巖層表面完整性，需要改變圍巖破碎松軟的狀態，也就是應用速噴水泥漿和提高錨桿預緊力等方式實現圍巖支護表里和支護強度的提升，保護巷道的安全性與穩固性。同時對支護機構進行合理設計，不僅要充分考慮圍巖特性，還要在適當時候對支護結構卸壓、做好巖層加護工作。

煤礦軟巖巷道掘進支護主要受到地下巖層的構造特點和地質特性的制約，比如地下巖層的強度較低，在開采作業中容易出現破碎現狀就會嚴重影響開采作業中的巷道穩定性。尤其是比較常見的軟巖類型的煤巖，其強度較低且存在節理發育特點，在受到外力因素時會引發變形破碎現象，增加了掘進支護作業難度。此外，針對處于高圍巖應力作用的軟巖，在持續開展掘進作業過程中會由于應力集中的存在而導致圍巖穩定性的降低。同時地下巖層中存在較多的黏土礦物質，其吸水性比較強，一旦遇水則會出現膨脹松散現象，這就需要在掘進作業中做好防水工作，避免出現上述現象而引發坍塌事故。

4?巷道掘進施工及支護技術的應用

由于目前在軟巖巷道掘進施工時常用機械作業方式，此掘進方式的應用有助于降低人工勞動強度并提升工作效率，同時也減少巷道掘進建設耗時。為了發揮此作業方式的優勢，需要根據現場施工設備在掘進之前對掘進路線和圍巖特征進行綜合分析，以此分析結果來選擇最佳掘進方式和設備。目前比較常用的掘進方式主要有綜掘機掘進和鉆爆法掘進兩種，需要結合現場實際情況來選擇最佳的掘進技術方式。

針對軟巖巷道來說，在開展掘進作業時通常還要開展初次支護、二次支護以及底板支護管理等支護工作，其主要目的是提升圍巖強度和承載能力，從而保證支護結構的穩固性和巷道的規整性。目前針對煤礦軟巖巷道常用的支護作業方式主要有錨桿聯合支護技術以及錨網噴支護技術兩種。前者的應用主要是利用噴漿的作用對巷道圍巖起到封閉的作用，從而可以降低圍巖變形的概率。同時配合錨桿的安裝以及對其進行注漿加固，可以改變圍巖結構，實現其自承能力和抗壓強度的提升。后者所起到的作用同前者相同，也是提升圍巖穩定性和自承能力，同時還起到保護圍巖完整性以及提升其緊密性、柔性等作用。因此，在實際的巷道作業中需要結合巷道巖層的結構特性對支護方式進行合理選擇，這也使得不同巷道分段所用支護體系有所不同。

5?結語

在軟巖巷道掘進作業中容易出現頂板災害而威脅作業人員的生命安全和煤礦安全生產，這就需要分析造成巷道掘進和支護作業時各種災害的原因，針對軟巖巷道掘進和支護難點，需要合理選擇掘進和支護技術并控制好相應的技術要點，合理規劃掘進路線，切實保證煤礦作業人員安全。

參考文獻

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