閆云亮

【摘 要】近幾年來，我國對(duì)采礦業(yè)的高度重視，把采礦業(yè)作為我國的重要支撐產(chǎn)業(yè)，對(duì)于采礦業(yè)的發(fā)展給與大力支持。同時(shí)隨著采礦業(yè)的不斷發(fā)展，采礦深度不斷增加，相應(yīng)的對(duì)煤礦巷道的質(zhì)量要求也相應(yīng)提高。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，目前采煤過程中存在煤礦的巷道硬度高、強(qiáng)度低而且節(jié)理的裂隙比較發(fā)育及巷道的支護(hù)難度比較大等諸多問題。因此現(xiàn)決定將有利于巷道使用的高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用于采煤工作中，有效的減少了對(duì)工作面的影響時(shí)間，提高煤礦巷道的服務(wù)期限，大大的減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少或避免煤礦巷道擴(kuò)修，極大地增強(qiáng)了采煤的安全系數(shù)。同時(shí)有效地完成了對(duì)煤礦巷道支護(hù)參數(shù)的優(yōu)化，形成了對(duì)煤礦巷道的“高強(qiáng)支護(hù)”。煤礦巷道的高強(qiáng)支護(hù)作為一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，除應(yīng)考慮其是否經(jīng)濟(jì)合理、安全使用的因數(shù)外、尤其要考慮到其對(duì)環(huán)境的影響。這也就使得高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)成為當(dāng)今煤礦業(yè)討論的熱點(diǎn)，也促使高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用不斷深化。

【關(guān)鍵詞】高強(qiáng)支護(hù)；采煤掘進(jìn)；技術(shù)應(yīng)用

當(dāng)今，煤礦巷道的高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)迅猛發(fā)展，并在這一行業(yè)內(nèi)取得了巨大的成效。但隨著煤礦產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，煤礦挖掘技術(shù)不段進(jìn)步，煤礦挖掘深度不斷增加，在挖掘過程中在各種作用力的作用下，對(duì)巷道質(zhì)量的要求也越來越高。如若對(duì)巷道失去很好的控制，就會(huì)出現(xiàn)不同程度的錨桿斷裂的情況。嚴(yán)重的會(huì)給煤礦的安全帶來隱患。例如，近年來就發(fā)生了一系列的煤礦安全事故，包括大量的巷道冒頂事故以及頂板嚴(yán)重離層變形的工程現(xiàn)象。導(dǎo)致這類圍巖強(qiáng)烈變形甚至是冒頂事故的原因往往就在于錨桿的強(qiáng)度不夠。在這種情況下，目前的挖掘技術(shù)已不能更好的滿足煤礦業(yè)挖掘的需要，尤其是不能滿足煤礦業(yè)挖掘深度不斷增加的需要。而現(xiàn)在所提出的高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)卻很好的解決這一問題。而如果要想高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在采煤過程中發(fā)揮巨大的作用，還需要對(duì)此技術(shù)進(jìn)行深一步的研究。因此在本篇文章中，我們將就高強(qiáng)支護(hù)在采煤掘進(jìn)過程中的技術(shù)應(yīng)用展開討論研究。

1.高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的提出

近年來，隨著煤礦業(yè)生產(chǎn)力的迅速發(fā)展、生產(chǎn)水平的日益提高和高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)理論的日漸完善和成熟，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在采煤掘進(jìn)過程中作用顯得尤為重要，以致目前全國主要礦區(qū)的煤礦開采都普遍采用了這項(xiàng)技術(shù)。尤其是一些地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜且具有頂軟、底軟、煤層軟的特性的地區(qū)。在這些地區(qū)對(duì)掘進(jìn)時(shí)對(duì)控制頂板和兩幫變形要求很高。在這種情況下若能極好的運(yùn)用高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)，既能保證工作時(shí)間又能增加工作的安全性?？傮w來說，在采煤掘進(jìn)的過程中運(yùn)用高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的主要原因在于：（1）利用支護(hù)原理能夠運(yùn)用周圍巖石和巷道自身的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮它們的承載力，從而有效地控制巷道圍巖變形；（2）高強(qiáng)支護(hù)的成本較低，也不會(huì)受條件的影響，而且支護(hù)的效果也更加顯著一些；（3）高強(qiáng)支護(hù)所需要用到的材料既小又輕，大大地減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，也可以改善工作環(huán)境，簡化管理工作；（4）對(duì)于服務(wù)年限較長的巷道，可以大大地減少材料占用而造成的資金積壓，加快資金周轉(zhuǎn)的速度，有效降低生產(chǎn)的成本；（5）可使生產(chǎn)能力、技術(shù)效益、速度以及安全保障都大幅度提高。

2.高強(qiáng)支護(hù)的基本原理

高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在 實(shí)際應(yīng)用過程中，必須以煤礦巷道實(shí)際狀況為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了使高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)更好發(fā)揮其作用，就應(yīng)該不斷的提高圍巖預(yù)應(yīng)力并以此為依據(jù)著重實(shí)現(xiàn)主動(dòng)支護(hù)。一般主動(dòng)支護(hù)是以懸吊理論為依據(jù)對(duì)錨桿長度進(jìn)行確定的，而錨桿直徑則一般是以承載力和錨固力為依據(jù)進(jìn)行確定的。間排距則是在不發(fā)生滑動(dòng)情況下，能對(duì)下一層穩(wěn)定、錨桿的穩(wěn)定性進(jìn)行確定。

目前來看，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用過程 中選用的支護(hù)材料一般為樹脂錨桿，其問排距也是在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。如上所訴，在采煤掘進(jìn)的過程中，高強(qiáng)支護(hù)是是根據(jù)具體煤礦巷道的實(shí)際情況來設(shè)計(jì)的。具體說來，高強(qiáng)支護(hù)的技術(shù)最初是用于巷道的頂部，當(dāng)高強(qiáng)支護(hù)的預(yù)應(yīng)力達(dá)到相當(dāng)?shù)某潭葧r(shí)，就能夠形成預(yù)應(yīng)力的承載結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)不但能通過大變形來實(shí)現(xiàn)對(duì)外部結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性擠壓，而且能夠使得在大變形的過程中保持整體的穩(wěn)定性，這叫做預(yù)應(yīng)力承載梁，具體來說就是這種集變形擠壓和整體穩(wěn)定性特征為一體的層狀頂板結(jié)構(gòu)。高強(qiáng)支護(hù)的技術(shù)能夠連續(xù)的傳遞應(yīng)力，以此來使得垂向應(yīng)力的集中程度得到減緩甚至是消除或者是能大大地減弱頂板離層，并且使巷道周圍巖道的最終變形量從根本上得到控制，以便達(dá)到最佳的主動(dòng)支護(hù)效果。這樣的高強(qiáng)支護(hù)方式使得各自的優(yōu)勢(shì)得到了最充分的發(fā)揮了，既控制變形又保證安全，而且具有內(nèi)外并舉、剛?cè)嵯酀?jì)和標(biāo)本兼治的特點(diǎn)，達(dá)到了良好的安全和經(jīng)濟(jì)效果。

3.高強(qiáng)支護(hù)存在的問題

目前為止，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)所呈現(xiàn)給我們的大多是優(yōu)點(diǎn)，不僅能更好解決傳統(tǒng)支護(hù)技術(shù)無法解決的問題，也能通過較高的預(yù)應(yīng)力避免圍巖變形，并最大限度的降低圍巖強(qiáng)度，保證錨固區(qū)能更好的應(yīng)付載荷。高預(yù)應(yīng)力在一定條件下是能更好的對(duì)系統(tǒng)初期的支護(hù)剛度和強(qiáng)度進(jìn)行保護(hù)的。

在支護(hù)初期，其一般是以結(jié)構(gòu)面里層、滑動(dòng)及裂隙張開等不連續(xù)變形為主的，這樣高于應(yīng)力支護(hù)能更好的對(duì)非連續(xù)變形和破壞進(jìn)行控制，使圍巖能始終處在受壓狀態(tài)，以更好的對(duì)圍巖承載力進(jìn)行控制和保證錨固區(qū)圍巖的完整性，使其在錨固區(qū)能形成較大的應(yīng)力承載，以更好的降低外圍巖里層破壞程度。同時(shí)高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的延伸桿體在一定程度上也能對(duì)圍巖后續(xù)變形進(jìn)行相應(yīng)控制。在對(duì)初期變形的控制時(shí)，可以使錨桿的快速增阻增加，以保證支護(hù)系統(tǒng)延伸率。這樣即便采煤掘進(jìn)在高強(qiáng)支護(hù)阻力條件下施工，也能更好的對(duì)圍巖變形更好的進(jìn)行控制。高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在煤礦采煤掘進(jìn)前，需要對(duì)煤礦地質(zhì)資料進(jìn)行分析。

在實(shí)際分析中，應(yīng)該先對(duì)松動(dòng)圈作用、頂板巖層實(shí)際狀況進(jìn)行分析，以此為依據(jù)選擇適合的錨桿長度進(jìn)行相應(yīng)理論性計(jì)算，以便使其在實(shí)際應(yīng)用過程中能更好滿足設(shè)計(jì)需求，保證相應(yīng)實(shí)驗(yàn)效果。而要想吏好保證巷道安全，降低施工成本、提高施工效率，還應(yīng)該從頂板巖層實(shí)際狀況出發(fā)并采用高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)使其形成 回采系統(tǒng)，以更好發(fā)揮作用并滿足實(shí)際需要。在深層次采煤掘進(jìn)中，高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)是十分重要的。為了更好發(fā)揮 高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)作用，在實(shí)際應(yīng)用過程中必須對(duì)其支護(hù)進(jìn)行合理選擇。在實(shí)際工作中，應(yīng)該先對(duì)支護(hù)進(jìn)行選擇并以實(shí)現(xiàn)主支護(hù)為目標(biāo)，以保證巷道頂板圍巖的穩(wěn)定。為了更好保證巷道穩(wěn)定性，也要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析。而在現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)過程中，有必要以設(shè)計(jì)方案為依據(jù)進(jìn)行施工并對(duì)掘進(jìn)進(jìn)行監(jiān)督，以保證煤礦企業(yè)掘進(jìn)工作質(zhì)量，避免不必要的安全隱患。錨梁在實(shí)際應(yīng)用過程中，能更好的對(duì)高強(qiáng)支護(hù)進(jìn)行承接、鏈接和固定，同時(shí)在墻體較 高的情況下，也能承擔(dān)相應(yīng)壓力，以保證采煤掘進(jìn)有序進(jìn)行。但由于高強(qiáng)支護(hù)是隱蔽性比較強(qiáng)的支護(hù)形式，其參數(shù)能夠確定下來以后，集體怎樣才能確保工程的質(zhì)量和施工的安全就較為困難了，隨著深井以及高采動(dòng)地壓的不斷增大，所面對(duì)的自然地理環(huán)境條件也就越惡化，如果不能及時(shí)采取針對(duì)性的防護(hù)措施會(huì)常發(fā)生冒頂事故。目前還存在一些特殊的地質(zhì)條件，比如松軟煤層的高幫、大傾角巷道高幫、沿空巷道以及高應(yīng)力巷道，這些方面高強(qiáng)支護(hù)的使用程度還很有限。這類巷道在高應(yīng)力作用下，頂部變形很強(qiáng)烈，會(huì)常常造成巷道收縮變形從而導(dǎo)致使巷道的無法使用，尤其是面對(duì)沿空掘巷，目前的最高性能的支護(hù)技術(shù)也顯得無能為力，巷道的變形尤其是煤礦方面的，在采煤掘進(jìn)的初期其變形就很明顯，等到回采階段，變形量通常會(huì)更加嚴(yán)重，所占比重極大，斷面收縮將近達(dá)到2/3，巷道無法使用，甚至造成安全事故。

4.高強(qiáng)支護(hù)的創(chuàng)新點(diǎn)

（1）在運(yùn)用高強(qiáng)支護(hù)時(shí)要充分發(fā)揮巷道圍巖的自承能力，這樣就給圍巖提供較高的預(yù)應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)支護(hù)。（2）實(shí)際煤礦開采的施工過程中，我們不僅要根據(jù)具體的現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境和自然形態(tài)，充分考慮頂板的巖層、松動(dòng)圈的作用以及一切的實(shí)際情況，而且要注意錨固定在巖層中的桿的長度，并利用理論知識(shí)加以準(zhǔn)確運(yùn)算，以此來選用合理的支護(hù)方式，并進(jìn)行相關(guān)測(cè)驗(yàn)查看試用效果。這樣做更能保證掘進(jìn)的進(jìn)程以及經(jīng)濟(jì)和安全。（3）使用高強(qiáng)支護(hù)的聯(lián)合支護(hù)，實(shí)現(xiàn)減少巷道幫部和頂部的變形量，其效果在采煤的掘進(jìn)過程中十分明顯。（4）高強(qiáng)支護(hù)起到了主動(dòng)支護(hù)的作用，使得巷道的圍巖相對(duì)穩(wěn)定，再加上質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，可以縮短工期。

5.總論

隨著社會(huì)對(duì)煤碳需求量不斷的增大，原有的煤礦掘進(jìn)深度 已經(jīng)不能更好滿足人們對(duì)煤炭資源的需求。為了緩解這一矛盾，煤礦企業(yè)開始向更深層掘進(jìn)。而深層掘進(jìn)中其支護(hù)技術(shù)是十分重要的，原有的煤礦掘金技術(shù)不能更好滿足實(shí)際需求。為了更好滿足實(shí)際需求，還需要采用高強(qiáng)度 支護(hù)技 術(shù)并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)分析，以更好促進(jìn)煤礦企業(yè)發(fā)展。隨著煤礦企業(yè)不斷的發(fā)展和煤礦深層次掘進(jìn)的發(fā)展，支護(hù)技術(shù)的要 求將會(huì)更高，為了更好滿足時(shí)代發(fā)展需求，還需要對(duì)高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行深層次研究。綜上所述，采用高強(qiáng)支護(hù)，這一項(xiàng)新工藝不僅在煤巷、巖巷中具有較為廣泛的應(yīng)用性，并且而且在采煤掘進(jìn)的過程中的有關(guān)控制管理也有光分的適用性，為采煤掘進(jìn)的管理提供了一定的新保障。高強(qiáng)支護(hù)的技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了礦井的安全、經(jīng)濟(jì)、快速掘進(jìn)。經(jīng)過十多年的研究與實(shí)踐，我國煤礦已經(jīng)形成了高強(qiáng)支護(hù)體，成功運(yùn)用支護(hù)技術(shù)為采煤掘進(jìn)的過程提供了安全和技術(shù)保障，同時(shí)也解決了巷道支護(hù)難題，給煤炭企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為高效、安全的開采創(chuàng)造了良好的前提條件，對(duì)我國高產(chǎn)高效地采礦的效益的提高以及安全狀況的改善起到深刻和重要的作用，其前景非常的廣闊。

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