芻議煤礦巷道安全支護技術

　　隨著礦井向深部發(fā)展，原巖應力增大，巖體塑性大，巖體移動量大移動速度快，而且在深部變形量較大，開采后變性明顯，因而，在深部巷道支護結構上應滿足支護強度大、能抵抗高地壓、可縮性能好，可縮量大，能適應圍巖大變形，封閉性能好，能有效地防止鼓底等優(yōu)點，因此，單一支架很難滿足這些要求，應采用多種支護共用復合支護結構，提高支護質(zhì)量、降低成本、增加效益。
　　1 煤礦井巷主體承受壓力
　　考驗圍巖應力與強度的因素則為煤礦井巷主體承受的壓力，其包含傾斜巷道、水平巷道與垂直巷道產(chǎn)生的地壓，地壓通過地殼巖體相互間產(chǎn)生的機械作用通過壓力形式展現(xiàn)。在沒有開展回采或掘進的巖層其巖體在任何位置都會受到來自各方均勢壓力的擠壓，進而處于原始的相對平衡態(tài)勢，當開掘煤層或巖層巷道后，其巖體受到的原有三向壓力則轉(zhuǎn)變?yōu)閮上?，進而令該類相對自然平衡的壓力狀態(tài)需要進行重新分配。
　　水平巷道地壓由巷道頂壓、側(cè)壓與底壓組成，垂直巷道地壓主要指掘開立井后，其周圍巖石承受力在大于自身強度情況下便會在井筒四周呈現(xiàn)破壞區(qū)，區(qū)域內(nèi)巖石則會倒落于井內(nèi)，如果井內(nèi)設有支架，則會令支架受到擠壓力影響。傾斜煤礦巷道內(nèi)產(chǎn)生對支架的作用地壓高低可通過其傾斜角度采用相應計算方式獲取，基于傾角影響，我們可將其位于拱內(nèi)自然平衡的巖石重力分解為法線與切線分力等。
　　2 煤礦井巷穩(wěn)定性影響因素
　　對煤礦井巷穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響的因素包括圍巖性質(zhì)、井巷位置、斷面尺寸、軸線巷道方向、破巖掘進方法、沿空護巷、掘進時間以及相關掘進方案等。地層煤系普氏系數(shù)一般為零點五至一點五，而石灰?guī)r與硬砂巖系數(shù)則分別為十與八，倘若我們合理令煤礦巷道由煤系地層轉(zhuǎn)變?yōu)橛矌r，則會令其整體穩(wěn)定性顯著提升到八到十倍，由此可見巖性具有重要的煤礦井巷穩(wěn)定性影響效能。對井巷位置的調(diào)整主體是針對采面或相鄰巷道距離的調(diào)整，進而降低其應力影響作用，令采空區(qū)相對關系更為協(xié)調(diào)，避免受到不良支撐壓力的影響，進而有效降低圍巖巷道壓力。煤礦軸線巷道方向在同原巖的最大應力方向保持一致時具有較好的穩(wěn)定性，而當兩方向呈垂直分布時則具有較差的穩(wěn)定性。為有效維護煤礦巷道穩(wěn)定性、杜絕其圍巖產(chǎn)生跨落或變形，在掘出巷道后我們應對其實施適宜性支護，進而確保煤礦巷道提供安全可靠的工作空間。維護煤礦巷道的形式種類繁多，依據(jù)結構可將其劃分為砌碹支護、棚式支護、錨噴支護等。
　　3 提升煤礦井巷可靠穩(wěn)定性科學支護技術
　　3.1錨桿和錨索的支護
　　錨桿在錨固支護中起主導作用。隨著近年來煤炭的開采強度逐年增大，錨固支護技術在大面積推廣使用。錨索補強支護具有普通錨桿的懸吊作用、組合梁作用、鍥固作用以及改善圍巖強度作用以外，與普通錨桿不同的是對頂板進行深部錨固而產(chǎn)生的強大的懸吊作用，并且沿巷道縱軸線形成連續(xù)的支撐點，以大預緊力減緩頂板變形擴張，改善巷道受力條件，使頂板得到有效控制，片幫問題也得到了解決。增強了巷道頂部巖層的的整體性和連貫性，通過錨網(wǎng)梁、錨索支護使圍巖及時形成穩(wěn)定的支護承載圈，用廢舊的U鋼穿眼支護是加強了巷道的受力面積，并保證支護圍巖的穩(wěn)定性；在該耦合支護中，錨索起著主導承載作用，同時能夠防止圍巖松動破壞，并有一定的伸縮性，可隨巷道圍巖同時變形，而不失去支護能力。錨索由于深入巖層內(nèi)部，錨固深度大，可將下部巖層錨固在上部穩(wěn)定巖層中，同時可施加預緊力，主動支護圍巖，能夠充分調(diào)動巷道深部圍巖的強度。
　　3.2棚式支護技術
　　煤礦井巷棚式支護方式可依據(jù)其使用材料劃分為金屬支架、木質(zhì)支架、鋼筋混凝土與金屬支架等，倘若依據(jù)空間形式則可劃分為馬蹄形、拱形與梯形等；依據(jù)其使用服務性能則可將其劃分為可縮性或剛性支架等。由木支架構建的棚式支護方式基于其材料有限的強度性，令支護維護可靠性受到了一定影響，易于產(chǎn)生腐爛現(xiàn)象，且防火性能差，因此該類支護技術方式我們應多應用在地壓有限的煤礦井巷中，且斷面不易過大，應具有較短的服務年限，同時還可應用于掘進巷道或維修巷道臨時支護作業(yè)中。對于棚式金屬支架支護我們可用于巷道準備及回采巷道環(huán)節(jié)，因其較木支架具有較強的堅固耐用性因此適用于具有較大斷面且較嚴重地壓的煤礦巷道中，尤其更適宜應用于可縮性支架。當然金屬支架同樣不耐酸性腐蝕，因此對于有酸性水源的煤礦井巷中我們不適宜采用該類金屬支架棚式支護技術。鋼筋混凝土材料支架耐用性較長，因此我們可令其應用于不存在動壓的煤礦采區(qū)巷道中，尤其在較長服務年限、較穩(wěn)定地壓及斷面低于十二平方米的巷道中發(fā)揮其較好的可靠支護效果。
　　3.3砌碹支護技術
　　該類支護技術方式內(nèi)含較強的耐久性、堅固性、阻水防火性，且通風阻力較低，使用材料也具有廣泛的來源等優(yōu)勢。同時該類技術的缺點則在于施工復雜性較突出，且施工投入成本較高，一般我們可將其較多應用于具有較長服務年限的煤礦開拓巷道中。而對于具有較大地壓、較差地質(zhì)條件的煤礦巷道中，或缺乏他類支護材料狀況下以及在服務年限有限的煤礦巷道中我們更適宜采用石材支護技術方式。
　　3.4錨噴支護技術
　　煤礦巷道中錨噴支護技術即為噴射混凝土、噴漿以及錨桿支護的聯(lián)合支護技術方式，是合理化剛性為軟性的綜合支護思想。該類支護技術的科學應用需要我們對于煤礦井巷所處的不同圍巖條件進行科學探討。倘若在整體硬巖的煤礦井巷中，基于該類圍巖具有較高強度，因此在深度中等開采條件下我們只需合理對巷道進行選型并應用光面爆破方式，便可令煤礦巷道自身處于較高可靠穩(wěn)定狀態(tài)，而無需進行輔助支護。而一些情況下為有效預防風化、令尖角狀產(chǎn)生的集中應力現(xiàn)象得到良好控制，我們也可對位于該巖層進行開掘的主要煤礦大巷及峒室實施必要的支護處理。對處于塊狀巖體條件的煤礦井巷，基于其圍巖具有較差的整體性能、堅硬程度較好、巖塊之間通常呈現(xiàn)咬合鑲嵌狀態(tài)，且鎖在一起，因此采用該類錨噴支護技術可有效及時的預防危石出現(xiàn)個別掉落現(xiàn)象，并能較好的確保整體圍巖的穩(wěn)定性。
　　對于煤礦井巷位于層狀巖層時，我們可激發(fā)錨桿支護技術的顯著優(yōu)勢作用，令其應對巖層有可能發(fā)生的沿層面滑動現(xiàn)象，我們可借助錨桿支護技術內(nèi)含的抗拉、抗剪與壓緊錨桿層面增多形成的摩擦力，保護滑動石塊處于穩(wěn)定狀態(tài)。針對彎張與離層較易產(chǎn)生的破壞我們則應采用同層面呈垂直狀態(tài)的一組錨桿將各個巖石層有效合為一體，進而構建為穩(wěn)固的組合梁形式，有效提升其抗彎剛度。對于強度有限的軟巖層，其具有較大的變形能力，無法大量承受拉應力，因而較易產(chǎn)生過大的圍巖變形、破壞或松動不良狀況，基于這一現(xiàn)狀我們可科學利用網(wǎng)殼錨噴支護技術的完善支護效果、良好支護剛度、靈活調(diào)整性、連續(xù)立體支護功能展開有效及時的支護處理應用。
　　3.5 U型棚支護
　　架棚支護的主要工藝流程為：放中、腰線→挖柱窩→立棚腿→上棚梁→加固→背板（充填）。U型棚的主要支護理論為在巷道圍巖壓力作用下，可縮性梯形支架和拱型支架均靠構件搭接部分發(fā)生滑移使支架達到可縮，可縮量的大小由卡箍的松緊進行調(diào)節(jié)，最大可縮量可達300-350mm在支架架設初期，卡箍中的螺絲要擰緊，以保證支架的初撐力，圍巖繼續(xù)來壓，U型鋼構件繼續(xù)滑動，從而緩和了圍巖對支架的壓力、直至耗盡卡箍間的可縮量為止，此時支架變?yōu)殇撔灾Ъ芏螄鷰r。
　　結束語
　　煤礦井巷支護技術的科學、適應性應用可有效提升煤礦工程可靠性、耐久實用性并延長其服務壽命，因此我們應在明晰煤礦井巷承受主體壓力、易于受到的穩(wěn)定性影響基礎上適應性應用煤礦井巷支護技術方式，全面激發(fā)其可靠防護性能，營造安全、穩(wěn)定、良好的煤礦井巷生產(chǎn)環(huán)境，進而創(chuàng)設豐富的經(jīng)濟效益與社會效益。