巷道掘进支护中常见问题与应对措施分析

巷道掘进支护中常见问题与应对措施分析

赵 宁 漆寒冬 白长江

山东能源新矿集团华丰煤矿，山东 泰安 271413

摘要：煤矿安全一直是国家和社会关心的重点，相比较而言巷道掘进是事故发生的高发地点，因此对于巷道掘进支护问题的研究具有十分重要的意义。文章分析了巷道掘进支护中常见的问题及应对措施，并重点分析了锚杆支护在巷道掘进支护中的应用。

关键词：巷道掘进支护；常见的问题；应对措施 中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)30-0245-02

煤炭作为中国的主要能源，据有关资料统计，国内能源消费在一次性能源生产和消费总量中分别可占到76%和69%，虽说现今流行绿色能源开发，但在很长一段时间煤炭仍然会是中国的重要能源结构。目前煤炭开采的速度有所减缓，但浅部煤炭资源已日渐枯竭，进入深部开采成为不可避免的趋势，进入深部开采后地质条件会更加复杂，高地应力作用下的巷道围岩变形严重，尤其是对于巷道掘进支护来说，巷道开挖后能否及时支护及支护体能否控制围岩变形，这将是巷道安全掘进的难点，也是重点。

1 煤矿巷道掘进支护中常见问题 1.1 地质条件复杂

对于煤矿巷道的掘进而言，施工地段的煤岩顶底板的稳定度、围岩节理、硬度、褶曲构造、瓦斯等因素都直接影响着巷道掘进的效率。例如，长期以来瓦斯的存在一直是巷道掘进过程中的“炸弹”，当施工人员施工到地质或者煤层比较复杂的结构区域时，瓦斯就会在不经意间不断涌出，威胁施工人员的生命安全。为了降低瓦斯的含量我们必须采取各种办法来应对，那么就会使煤矿掘进的成本大大增高，掘进效率也会因此而降低。又如，如果煤岩的硬度比较大，那么关于巷道的掘进就难以快速顺利进行，但恰恰也是因为煤岩的硬度较大反而给开采地段提供了一个稳定的顶底板，支护条件大大提高，从而为煤矿巷道的掘进提供了一个有利而安全的条件。

1.2 煤矿巷道的改进

现阶段煤矿为了满足早投产或者增产的需求，将煤巷作为巷道的主要选择方式，而煤巷矩形断面代替拱形断面是为了满足井下快速掘进、支护、巷道围岩控制要求，同时为了满足煤矿生产过程中可以使用大型开采设备，以便提高单产水平及减少掘进率，井筒少，断面大是目前现代化矿井的主要建设方向。一是通风系统简单，二是有利于无轨胶轮车辅助运输和大皮带运煤。由于巷道断面大给支护带来一定难度，要想提高掘进进度，必须提高支护水平，而永久支护水平在国内基本差不多，这就要求选择合理的临时方式来减少巷道变形和破坏，为永久支护创造条件。

1.3 机械化程度有待提升

由于不同条件对开采有着不同程度的牵制，在煤矿企业的巷道掘进工作中，悬臂掘进机是我国采用的主要掘进设备，而在实施锚固作业的过程中，主要是利用人工在井下空顶上完成，在施工的同时还需要携带大量的钻机、扳手以及杠杆等工具。这种工作方式不仅造成极其低下的掘进效率，而且工人在工作过程中处于十分危险的工作环境，工人的人身安全无法得到可靠的保障，事故出现的概率大大提升。因此，应当不断加强煤矿企业的机械化程度。

1.4 围岩易失去稳定性，巷道不易支护

由于围岩本身的特殊属性以及外力的影响，围岩很容易失去应有的稳定性，港道的维护就会变得尤为困难，这对于井下运输和井下通风工作的顺利进行都会产生负面性影响，甚者还会在一定程度上危害工作人员的生命安全。由于围岩的变形程度大对巷道的破坏十分严重，开始采用锚网、金属支架等等支护结构在岩层完整、压力较小的地段使用效果很好，但是如果某地段的压力非常大，再加上岩石比较软，在

该巷道的使用中就会出现返修问题。

1.5 巷道掘进衔接问题

与以往传统开采方式不同，现代煤矿开采的一大特点就是多巷道布置。多巷道布置导致了巷道掘进的衔接问题，涉及到工作面的接替、采区的接替及开采水平的接替。工作面的接替能够正常投产，主要是设备安装与投送的速度，另一方面就是巷道掘进的衔接。为保证掘进工作的快速有效衔接，必须对矿井整体状况做一个周全的考虑与设计，否则就容易出现巷道掘出后相关的机械设备没有投送到位，工作面不能按时进入生产阶段的情况，造成较为严重的人力、物力浪费，蒙受较高的经济损失。采区的接替也是如此，如不能进行良好的设计，安排掘进施工与相关的配套设备安装，必然会对矿井的整体效益造成影响。

2 应对措施分析

2.1 掘进支护中应用吊环式与吊链式前探梁

巷道掘进支护强调临时支护的效果，临时支护中应用吊环式前探梁来对支护体进行加固，确保支护体发挥正常的围岩控制作用。吊环式前探梁拥有3根吊挂式的前探支架，3根吊挂式的前探支架分别沿着巷道中线与巷道两侧布设，间距不超过1 m，这样就保证了整个巷道顶板都在控制范围以内，前探支架也需要通过相关设备进行固定，每根前探支架的固定点数最少为2个。前探支架支设后会与巷道表面之间存在间隙，为进一步稳固前探支架结构，需要在二者之间的间隙进行充填，充填材料选取矿用的方木、构木或木楔等材料。吊环式前探梁支设时间应在掘进头后方0.3 m以内，确保及时对巷道围岩进行控制，保证工人的施工安全。吊链式前探梁作用和布设方式与吊环式前探梁相似，不过吊链式前探梁的固定结构采用吊环，并且在应用吊链式前探梁之前需要敲帮问顶、清理浮矸活石，消除安全隐患之后方可前移前探梁。除这2种支护方式以外，巷道掘进的临时支护也可选用单体液压支柱支设前探π型钢，此方法也具有较强的实用性。

2.2 使用新奥法施工技术

在过去，对矿井的施工一直是采用一蹴而就的设计方法来组织施工，当巷道发生破坏进行返修时使用的仍然是原设计支护结构。经过多年的实践显示，传统的巷道掘进，支护的方法不能满足我国目前对矿井的挖掘需求。随着岩体本身发生的变化应该采取对应的措施。新奥法施工技术的原理就是通过对巷道进行检测做好各方面信息的反馈工作，不断改进对巷道的设计和各种措施，锚喷技术就是新奥法施工技术的一项先进技术，能够有效地控制围岩变形。使用锚杆加固岩体，使岩体更加坚固，把锚杆进行有规律的布置，并对锚杆进行固力检测，使锚固力达到巷道的支护力度要求。

2.3 煤巷快速掘进与支护技术

连续采煤机与锚杆钻车交叉换位掘进，这种掘进方式采用连续采煤机割煤、装煤，锚杆钻车钻装锚杆，在神东、万利等地质条件好的矿区有应用。在神东矿区，这种配套掘进、支护方式，平均月进尺可达 200m 以上。这种配套技术要求巷道为双巷或多巷矩形断面，如图1所示，且顶板和地板稳定，不能实现单巷掘进，使其推广应用存在一定条件的局限性。

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施工技术

图 2 掘锚机结构示意图

注：1 割滚筒 2 顶锚杆钻机3 帮锚杆钻机 4 临时支护 5 运输

机

图1 连续采煤机与锚杆钻车交叉作业示意图

注：1 连续采煤机 2 梭车 3 锚杆钻车 4 联络巷

锚杆支护在切割后立即进行，甚至可以与切割落煤平行作业。如图2所示。由于掘锚组整体宽度较大，占据了巷道的整个宽度，锚索施工只能在机组后方进行，锚索施工距离迎头至少15m 左右，对于松软易破碎的顶板不适用。目前在国内只有在神东、神宁少数矿区使用，在地质条件复杂的矿区，须进行改进和完善。悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配合施工这种施工工艺是我国煤矿综掘巷道掘进和支护最主要的施工方式，成巷主要包括两个工序：掘进与支护。调查发现在整个成巷过程中掘进时间占 30～40%，锚杆支护时间占 60～70%。由于掘进与支护分开作业，影响了掘进速度的进一步提高。

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道及洞门结构施工前需使用双液浆进行二次注浆。

4.2 科学选择注浆压力、注浆量、注浆位置

在正常施工中，注浆量的控制要通过注浆压力进行。为防止击穿盾尾，注浆压力要适当，般不超过0.4MPa。

4.3 加强管片沉浮的监测

加强监测管片沉浮，摸清盾构机的沉浮规律，适当调节注浆参数。为控制管片上浮，在通过盾尾注浆管进行同步注浆时，应适当提高上部注浆管的注浆量及注浆压力；在通过管片注浆孔进行注浆时应选择顶部的2片管片。

4.4 结合地面监测实时调整

盾尾注浆施工需要地面沉降监测成果给予指导，当出土量超出理论值太多将会发生坍塌，应及时增加盾尾注浆量。

4.5 防止注浆管堵塞

浆液拌制指令应和盾构掘进指令相符，不能过早拌制浆液，以有效避免堵管现象的发生。盾构机停机前要用膨润土充满注浆管，防止浆液回流将注浆管堵塞。同时，要配备专

3 结束语

现阶段，我国煤矿综采面单产水平已经有了很大提高，然而掘进进度仍然缓慢。在现有机械化水平的基础上，要想提高掘进进度，必须提高支护水平，而永久支护水平在国内基本差不多，这就要求选择合理的临时方式来减少巷道变形和破坏，为永久支护创造条件，同时为煤矿安全生产保驾护航。

参考文献

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[3]邹敢.浅谈锚杆钻机的发展现状[J].凿岩机械气动工具，2006(3)：52-55.

作者简介：赵宁(1981-)，男，山东能源新矿集团华丰煤矿，助理工程师，本科。

用疏通工具，并制定出疏通措施，确保当注浆管堵塞时能及时疏通。

5 结语

综上所述，地铁的大量兴建，能够较好的解决我国当前城市交通压力，使得城市交通能够更加便捷。而盾构法作为地铁隧道施工过程中一项极其重要的使用措施，必须要对其不断进行进行深入的研究，提升后构施工的相关技术，加快施工的效率以及质量，为地铁隧道工程的建设带便捷。

参考文献

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