煤矿掘进支护应用分析

煤矿掘进支护应用分析

马成

新疆焦煤（集团）有限责任公司830025

摘要：在我国经济的不断推动下，对于煤矿的开采上都是在不断的进步中，同时，煤矿的开采环境也变得越来越复杂，由于地表煤的开采已基本采完，地下开采的巷道掘进也越来越深，这就不得不重视在井下作业的人员安全与开采效率，为了在开采过程中，一定要引用先进的支护技术保障作业人员的人身安全，提高开采质量，保证巷道的安全与畅通，促进企业经济的发展，避免事故的发生几率。

关键词：支护技术；煤矿掘进；应用

经济的不断发展，在生活生产中，煤炭作为主要的能源，需求量也在不断增长。这也使得煤炭的开采变的非常重要，煤炭属于不可再生能源，且资源有限，目前，我国煤矿的开采也逐渐由地上转为地下，由于煤矿形成因素的影响，地质条件很差，这就给开采作业带来了很大的困难，在实际的开采过程中，坍塌事故时有发生，影响作业的开采量，威胁了作业人员的人身安。因此，在矿井中进行挖掘作业时，一定要做好掘进的支护工作，保证巷道内的安全畅通与稳定，保障开采环境的安全与作业人员的安全，提高开采的安全性与运行效率。

一、支护的方式

近几年来，随着我国煤矿开采深度的不断增加，煤矿井巷支护经历了由单一型支护技术到联合支护型技术的发展历程。煤矿早期开采阶段几乎全部是以木材作为巷道及采煤工作面的支护材料，随着新型材料的出现，开始采用混凝土或钢筋混凝土砌碹等支护形式，这些被动式支护耗费大量材料且受深度和岩性影响。随着井巷支护技术的发展演变，可将其归纳为被动式支护方式、主动式支护方式。

1.被动式支护方式

被动式支护技术是源于古典压力理论和坍落理论，认为巷道开挖后围压主要由围岩局部坍塌导致而成，而巷道的稳定主要靠围岩坍塌致使硐室形状改变后自行获得。被动式支护把围岩坍塌岩与支护分开来考虑，把围岩视作荷载，支护看作承载结构，二者之间形成“荷载—结构”体系，认为支护是为了承受由围岩所产生的荷载，无法控制围岩变形破坏的发生，只能起被动抵抗的作用。

1.1木支护方式

木支护技术主要是采用木材作为支护材料，典型的支护方式有“亲口”棚、鸭嘴棚、戴帽点柱、木垛等。木支护耗费大量木材而且受采深和岩性影响严重，因此只适用于浅部围岩，而且支护断面形状必须与围岩曲线一致，以充分发挥围岩和支护结构抗压强度大的优势，从而硬性抵抗岩体的变形压力。

1.2石材支护方式

石材支护分片石、料石两种支护方式，优点是具有抗压性好、一次成巷好、安全系数大、抗灾能力强、支架变形小和质量易保证等特点，不足之处在于初期投资高，只适用于矿井服务年限长的巷道。

1.3金属支架支护方式

金属支架支护技术主要分刚性支架支护与可缩性支架支护，其中刚性支架允许压缩变形量小，工作阻力随变形量增大而减小，直至破坏而失去工作阻力；可缩性支架允许压缩变形量大，在结构设计压缩范围内，工作阻力随压缩量大而增大，或者恒阻。金属支架支护视支架为支护体，围岩为荷载，其破坏是由于支架上弯曲力矩达到屈服极限的破坏应力所致，同时，由于支架承受侧压力和荷载的不均匀常使支架失去稳定性或可缩性而减弱或失去竖向承载能力。特别是u型钢支架支护由多段弧形构件相互叠置搭接而成，大多支护面呈拱形或环形，主要使用于松软围岩、地压大、底臌严重和两帮位移量大的开拓和采区巷道。

1.4装配式钢筋混凝土支架支护方式

装配式钢筋混凝土支架支护施工技术，可以在地面工厂化预制，质量有保证且利于批量化生产和井下机械化安装，不足之处在于不能有效抵抗上覆岩层整体移动而产生的底板沉降及巷帮测压，受扭曲折断而失去支护作用。钢筋混凝土支架支护分一般钢筋混凝土支架、预应力钢筋混凝土支架。预应力钢筋混凝土支架具有抗压性好、一次成巷好、安全系数大、抗灾能力强、支架变形小和质量易保证等优点，不足之处在于初期投资高，易松动等。

1.5菱镁支架支护方式

随着新材料的推广使用，80年代研制出了菱镁支架，优点是有利于批量化生产，投资低，有利于再利用。不足之处抗压强度低、易松动等，只适用于浅部围岩完整的巷道。

近几年来，随着我国煤矿开采深度的不断增加，煤矿井巷支护经历了由单一型支护技术到联合支护型技术的发展历程。煤矿早期开采阶段几乎全部是以木材作为巷道及采煤工作面的支护材料，随着新型材料的出现，开始采用混凝土或钢筋混凝土砌碹等支护形式，这些被动式支护耗费大量材料且受深度和岩性影响。随着井巷支护技术的发展演变，可将其归纳为被动式支护方式、主动式支护方式。

2.被动式支护方式

被动式支护技术是源于古典压力理论和坍落理论，认为巷道开挖后围压主要由围岩局部坍塌导致而成，而巷道的稳定主要靠围岩坍塌致使硐室形状改变后自行获得。被动式支护把围岩坍塌岩与支护分开来考虑，把围岩视作荷载，支护看作承载结构，二者之间形成“荷载—结构”体系，认为支护是为了承受由围岩所产生的荷载，无法控制围岩变形破坏的发生，只能起被动抵抗的作用。

2.1木支护方式

木支护技术主要是采用木材作为支护材料，典型的支护方式有“亲口”棚、鸭嘴棚、戴帽点柱、木垛等。木支护耗费大量木材而且受采深和岩性影响严重，因此只适用于浅部围岩，而且支护断面形状必须与围岩曲线一致，以充分发挥围岩和支护结构抗压强度大的优势，从而硬性抵抗岩体的变形压力。

2.2石材支护方式

石材支护分片石、料石两种支护方式，优点是具有抗压性好、一次成巷好、安全系数大、抗灾能力强、支架变形小和质量易保证等特点，不足之处在于初期投资高，只适用于矿井服务年限长的巷道。

二、煤矿掘进中对支护技术的应用

（一）吊环式前探梁

采用长度在3米左右的π型钢制作，并选择三根作为临时支护的前探吊挂支架，用吊环固定，其中一根在巷道的中线处设置，另外两根要在距巷道的中线处前探梁1米左右的地方设置，并在两侧设置，为了保证前探梁的稳定，每一根前探支架在设置上至少有两个固定点，在前探梁的上方要注意的是，迎头端面与前探梁之间的距离保持在0.35米以内，用专用的方木或木楔等，为保证吊环与梁的强度上可以匹配，同样的两帮端面与超前支护间的距离要保持在0.35米以内。留的丝扣在锚杆上，确保在安装吊环时，以防吊环出现松动的现象，临时支护保护下的前探梁，都是牢固的上入锚杆，才能进行其他的工作。另外，在架设前要注意敲帮问顶，在进行前探梁的前移工作，将浮矸活石先清理干净。

（二）吊链式的前探梁

临时支护使用两根吊挂的前探梁，用吊环将其固定，采用长度大于三米的π型钢制作，巷道的中线处设置一根，前探梁的固定点不少于2个，距巷道中线处前探梁两侧的1米处一根，迎头端面与前探梁的距离不能超过0.3米，两帮端面与超前支护不能超过0.3米，在架设前要注意敲帮问顶，在进行前探梁的前移工作，将浮矸活石先清理干净。禁止空顶作业，临时支护或永久支护一定要在它们完好的情况下进行。在施工中会遇到联棚器是用不上的特殊情况，这时就要用到铁橛子来进行加固。棚在迎头的10米范围中要连锁加固，联棚器在距底板的1米处使用。

结语：

在煤炭市场全面开放的今天，推行巷道支护改革，对于降低原煤生产成本，提高经济效益，有着巨大的促进作用，因此我们必须对其高度重视。在矿井掘进和拓伸过程中，应根据矿井巷道的实际地质条件，来合理确定巷道和硐室的支护加固情况。总的来说，井巷支护必须根据实际地质条件综合考虑开采顺序、服务年限、使用要求等因素，选择较恰当的支护方式，避免因反复维修而增加费用支出。在巷道支护不能满足安全生产的需要下，必须认真分析原因，及时进行支护改革，直到取得满意效果为止。

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