關于煤礦回采工作面巷道高強支護技術的研究

馬海旺 王國召

摘 要： 科技在不斷發展，社會在不斷進步，煤礦企業在我國發展十分迅速，簡要分析了煤礦回采工作面掘進過程中巷道出現破壞的原因，結合巷道支護具體案例，提出“錨桿+金屬網+錨索”、“單柱液壓支架+鋼梁”的聯合高強支護方案。實踐檢驗發現本支護方案能夠達到預期的效果，對于保障井下安全具有重要的理論意義和實踐意義。

關鍵詞： 回采;工作面;巷道;高強支護

【中圖分類號】TD353 【文獻標識碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.25.175

引言：煤炭生產的安全性在一定程度上受制于巷道的支護效果和支護質量。近年來，隨著采煤工藝和采煤技術的不斷進步，以及開采深度的不斷升入，工作面巷道的地質情況越發的復雜，巷道內的礦壓現象問題越來越嚴峻，從而對巷道支護造成困難。針對上述問題，為保證巷道的掘進速度、推進速度的要求，需采用效果更好、更加安全的支護方式。本文著重對煤礦采煤機掘進中的高強支護技術進行研究。

1 高強支護技術的概述

上文已述，我國對于煤炭資源有著巨大的需求量且煤炭采掘業有著很長的發展時間，并且由于采掘工作有著極高的安全性要求，因此高強支護工作應運而生，并在廣泛的應用和實踐中有了極大的發展，其技術也獲得了不斷地完善，同時，完整的高強支護技術也為煤炭采掘業帶來了生產效率的巨大提升。所謂高強支護技術，指的就是利用錨桿、鋼絲及錨索等裝置制造出來的支護設備。高強支護技術在采煤掘進的過程中可以給整個工程帶來更多的安全保障。尤其是一些地質結構比較復雜且具有頂軟、底軟、煤層軟的特性的地區中，煤礦工作人員都會把兩種或兩種以上的支護結構結合起來進行使用。這么做能夠利用挖掘巷道內部地質條件的承載力提升內部穩定性，同時節省高強支護技術所需材料的成本。能夠使巷道內部的結構更加穩定并牢固，因此高強支護技術除了能夠使挖掘工作在更安全的條件下進行以外，還能夠使支撐所需要的成本有效的得到控制，在實際工程中有著極高的應用價值。

2 煤礦回采工作面巷道高強支護技術

2.1 頂板支護方案及技術參數

頂板通過錨桿進行支護，用到的錨桿為左旋螺紋鋼錨桿。錨桿的規格尺寸為直徑20mm，長度2m。每排錨桿之間的距離為0.9m，每排設計5根錨桿，同時還需要配合使用鋼帶，長度為4.8m。頂板中通過2根錨索進行支護，分別布置在頂板左右兩側，呈對稱分布，鋼索使用的是鋼絞線，直徑和長度分別為17.8mm和6.2m，同時還會用到鋼托盤。由于巷道圍巖存在斷層構造應力，為了進一步保障工作面安全，還需要采用被動支護措施。根據前期勘察結果發現斷層構造應力的影響范圍大約為10m。通過單體液壓支柱結合鋼梁的方式對該區域實施支護。所使用的鋼梁長度為4.4m，每根鋼梁下面設置3根液壓支柱，相臨支柱間的距離為1.7m，相鄰鋼梁間的距離設置為1m。對于特殊位置，比如頂板壓力大、出現破碎時，可以適當縮小相鄰鋼梁間的距離，可設置為0.5～0.6m。使用的單體液壓支柱型號為DWX—2.8m、DWX—3.15m、DWX—3.5m。采用這種支護方式時，為了避免單體液壓支柱出現傾倒現象，需要通過直徑為6mm的鋼絲繩，對同一鋼梁上的液壓支柱進行串栓，且在端頭通過繩卡子對鋼絲繩進行牢固固定。

2.2 光爆錨噴網高強支護技術

在通常的情況下，錨桿具有一定的加固拱作用，工作人員往往會將其應用在圍巖當中薄弱部位，不僅能夠起到一定的改善作用，而且還可以進一步提高圍巖的抗剪切作用。加固拱結構在一般的情況下都會設置在礦井的深處圍巖部位，這樣能夠讓該部位圍巖整體的穩定性得到充分的提高，并且還能夠降低巷道上方圍巖出現程度較小的變形或松動問題，采煤工作整體的掘進效率和操作安全性得到進一步的提高。另外，錨桿能夠起到很好的懸吊效果，工作人員可以在一些將要發生冒落的圍巖處在錨桿懸吊的作用下，可以穩定的在圍巖上方固定，再加上錨桿的支撐，將要發生冒落的圍巖因此得到有效的支撐，這部分的重載荷也可以有效的分擔。此外，錨桿支護還具有一定的強補效果，工作人員在通常的情況下會在巷道的周圍加設一些錨桿，這樣能夠讓處于巷道更深位置的載荷得到明顯的降低，圍巖的強度也因此會得到增加。所謂的組合梁，就是將錨桿放置于層狀的巖層位置，這樣能夠起到很好的支護效果，巷道作業整體的安全性也得到進一步提高。

2.3 高強支護方案的設計

1）頂板錨桿支護參數：所采用錨桿的直徑為20mm，長度為2500mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿之間的間距為700mm，每排錨桿的間距為800mm，采用2卷MSK23/70的錨固劑對其進行固定。2）兩幫錨桿支護參數：采用錨桿的直徑為18mm，長度為2100mm的螺紋鋼錨桿。錨桿之間的間距為700mm，每排錨桿的間距為800mm，采用1卷MSK23/70的錨固劑對其進行固定。3）底板錨桿支護參數：采用錨桿的直徑為20mm，長度為2500mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿。錨桿之間的間距為700mm，每排錨桿的間距為800mm，采用2卷MSK23/70的錨固劑對其進行固定。4）加掛鋼筋網：鋼筋網網格的形狀為正方形，長度為150mm。頂板鋼筋網網片的長度為5000mm，寬度為800mm;兩幫鋼筋網網片的長度5000mm，寬度為2000mm。5）加裝鋼帶：對于巷道頂板和兩幫的單個錨桿采用W型鋼帶對其進行連接，使單個錨桿形成一個承載整體。6）加裝錨索：在巷道底角布置錨索，所布置錨索的角度呈45°，所選錨索的直徑為15.24mm，錨索的長度為4000mm，每排錨索的間距為1400mm，采用3卷樹脂藥卷進行固定。

結語：煤礦回采工作面巷道支護是保障煤礦生產安全的重要措施和手段，對于一些特殊區域，采用普通支護方式無法滿足實際使用需要。本文針對工作面巷道圍巖出現斷層構造的情況，采用高強支護方案，具體為“錨桿+金屬網+錨索”、“單柱液壓支架+鋼梁”的聯合支護模式。對本高強支護方案進行測驗發現，巷道頂板和兩幫位移變形情況完全在可以控制的范圍以內，整體呈現出穩定性的特征，保障了回采工作面掘進過程的安全。

參考文獻

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