1、1动压下掘进巷道支护技术研究与工程实践研究摘要：对于煤炭企业来说，矿井生产过程中的采掘接续以及安全性是其一直以来关注的重要课题，尤其是在和谐社会建设不断推进的过程中，国内煤炭企业要想在日益激烈的市场竞争中立于不败之地，生产安全问题必须得到有效解决。但是在实际的生产经营过程中，不少企业出现接续紧张，并为使生产份额得到满足而对优化回采巷道位置措施有所忽略，导致回采巷道处于动压下掘进状态，严重影响了井下掘进生产的安全性。基于此，笔者对动压下巷道掘进安全问题展开研究，并结合工程实践报告如下。 关键词：巷道 动压 巷道支护 围岩控制 采动压力 1 工程概况 某矿区年设计生产能力为 150 万 t，其核定
2、生产能力为 240 万 t，该矿区 2012 年原煤实际生产量为 235 万 t。本区域具有相对简单的地质构造，具有相对稳定的煤层赋存，开采方式为多煤层近距离联合开采。笔者从项目研究实际需求出发，以该矿区 17#煤层巷道为对象，与该巷道具体情况相结合，对其顶板实施现场取样，并通过实验室方法测定其力学参数，该巷道顶板特征详见下表 1，岩层力学指标则见下表 2。 2 采准巷道形变特点以及采动应力分析 2.1 采动应力 以 17#采准巷道具体位置为参照，对其采场在作业面回采影响下发生2的应力变化进行分析，同时分析其底板应力的规律分布。对于处于采动影响状态下的采准巷道来说，上述分析工作对其围岩变形控制
3、具有积极意义。 下图 1 为巷道关系图，由图 1 可以看出，16#作业面在其采动过程中对 17#巷道内部七面皮带道产生了较大影响，在 16#煤层开采过程中，其作业面造成的前支撑压力以及煤柱在回采作业影响下产生的叠加支撑压力对其骑采前巷道产生了较大影响，此种状态下一般会有 34 个系数的应力增高。采空区下部是骑采作业后巷道。此巷道由于上部煤柱具有较远水平距离，且所处区域应力有所降低，因而并未受到煤柱的严重影响。17#煤层中采准巷道内部八面下料道不仅受到上部 16#采动作业影响，而且长期处于其上方 16#作业面上的煤柱所产生的支撑压力作用下。然而因此条巷道并不垂直于 16#煤柱，因而与垂直于 16
4、#作业面煤柱的下方巷道相比，该巷道所受到的影响远远要小，一般来说会有 2 个系数的应力增高；当 16#八面进行二次采动，其回采作业所产生的超前支承压力以及回采作业后作用于煤柱而产生的支承压力发生叠加效应，产生较大影响，此时通常会有 35 个系数的应力增高。 2.2 采准巷道在动压下的形变特点 17#八面下料道开掘时间相对较早，且缺乏深入的动压分析，虽然在设计支护方案时对动压影响给予了一定考虑并采取了相应的支护强化措施，但其仍未满足巷道动压下支护要求。同时由于缺乏足够的初始支护强度，在 16#煤层实施开采作业后下料道受到较大影响，围岩部分发生严3重变形，截止目前为止，该巷道已经无法使用。在定期观
5、测 17#八面下料道的过程中，笔者发现此巷道围岩部分发生了较为严重的变形与移动，巷道断面具有较大的收缩率，其最高数值已50%。巷道若想恢复至正常使用状态则必须将回采巷道断面作持续刷大处理，并将金属棚重新密集架设以及支设点柱后方可。在情况较为严重的地段，支护部分破损极为严重，锚索失效、锚杆也几近脱落，金属棚受重压影响出现变形，导致承载能力丧失。 3 支护方案 以该作业面所处区域地质情况、基本支护方法、巷道内部围岩类型为参考依据，可实施包括网、锚、带、索、喷在内的永久性联合支护，其中重点控制区域位于巷道顶部以及帮部。由于层状顶板巷道在其赋存状态、内部围岩强度以及应力的影响下会导致稳定性问题，尤其是
6、巷道顶板会受到水平应力的离层和剪切等较为明显的破坏作用。所以应选择高强度预拉力锚杆支护，使顶板岩层内部构筑出刚性梁，从而在水平应力影响下可确保顶板（锚固范围内）保持横向压缩状态，继而成为自承结构，巷道顶板由此可有效克服水平应力作用，从而保持稳定性。与此同时，鉴于巷道具有较大的埋藏深度，采动作业容易对其产生较大影响，而顶板岩层发生的松动破坏现象也无法通过高强度预拉力锚杆支护处理得以有效恢复或者提高，锚杆锚固力一般情况下均会快速减低，而巷道顶板离层现象也无法通过单纯实施预拉力锚杆支护处理方案得以有效处理。所以，应选择小孔径预应力锚索对支护措施加以强化，充分利用锚索和附件对巷道锚固层予以整体性的加固
7、处理，使锚固层的整体效应得4到大幅提升。与此同时，巷道内部围岩破碎部分可经过金属网处理从而由破碎变成镶嵌结构，从而作为压力拱分布于巷道围岩内部，可承受较大压力，避免岩块脱落、围岩破裂部分持续增大。实施锚网支护可将未实施锚固区域的碎裂岩石块托牢，避免掉落，并将各部分锚杆之间区域的非锚固岩层所承受的载荷转移到锚杆上，实现了由单独锚杆实施点支护转化成为锚杆支护系统整体性的面支护，从而使局部支护出现恶化进而造成巷道整体失稳的现象得以避免。除此之外，为避免锚杆因顶板横向移动而错动，还应选择刚带加固锚杆。在采动影响过程中还应采取各种支护强化措施，主要为架设工字钢梁以及液压单体支柱。 4 应用效果 通过对该
8、矿区代表性地段展开工业性试验，并对试验巷道围岩部分进行收敛观测，在对围岩移动的观测的基础上掌握支护效果，并验证本文所述支护方案的科学、合理性。通过观测可得，动压下巷道围岩部分的稳定性以及形变均在实施支护方案后得到良好控制，支护效果达至预期。2 月后观测围岩部分变形幅度较小，巷道保持了较好的完整性与稳定性，原有状态基本得到保留。 综上所述，该矿区 17#煤层实施本文所述支护方案的工程实践取得了良好的效果，说明对动压下巷道实施此种围岩控制技术效果良好，值得推广。 参考文献： 1张爱民.综合改进掘进工艺提高经济技术指标J.山西煤炭管理干部学院学报，2009，26（4）：106-107. 52刘笃鸿，夏建军，徐西明等.动压下掘进巷道支护技术研究及应用J.中国科技纵横，2011（9）：300. 3邓连成.沿空掘进小煤柱巷道支护应用与分析J.煤炭技术，2007，26（3）：74-75. 4侯玮，霍海鹰，田端信等.整合矿采空区掘进巷道围岩综合控制技术研究J.煤炭工程，2013（1）：86-88，92. 5李毅.无煤柱开采掘进期间加强巷道支护探讨J.中国矿业，2011，20（12）：96-98，107. 6呼少平，苗进宝，薛斌等.采动压力影响下掘进巷道支护技术研究J.科技创新导报，2012（26）：120-121.
