马元
国家能源集团神东煤炭集团上湾煤矿 017209
摘要：煤矿开采通常在井下作业，作业环境复杂，很容易导致坍塌等问题，影响作业安全与正常工作。支护结构可以保证煤矿作业安全性，确保稳定产出，随着技术进步，支护结构日益增多，各有优势，适用于不同环境。但是由于支护失稳导致的事故仍然时有发生，所以，加强技术研究，注重技术创新尤为重要。本文就以双网支护为例，分析这一技术在煤矿支护中的应用。
关键词：双网支护；现代煤矿；应用研究
前言：如今，新能源开发与利用一直在如火如荼的进行中，不过受限于现实技术水平与其他限制因素，传统的煤炭资源依然是主要的能源来源。在此情况下，加强煤炭资源的开采与利用依然具有很大的现实意义。由于露天煤矿很少，煤矿多在地下分布，支护结构作为保证开产安全的重要且必要手段，历来受到关注。双网支护结构无论经济性、适用面、实用性上均有一定优势，具有应用价值，值得进行研究分析。
1、常见的煤矿支护结构
煤矿支护是保证煤矿生产安全进行的有效措施，也是煤矿生产的基础安全设施之一，对于保证生产作业的持续性，确保稳定煤炭产生、确保经济效益有重要作用。由于煤矿支护的重要意义，支护手段在多年来不断不发，技术手段日益增多，常见支护方法有以下几种：
1.1锚喷、锚杆支护
所谓锚喷支护，通常是对支护位置喷射混凝土以提高支护位置的稳定性，达到支护目的。锚杆支护在支护中是一种主动式加固手段，是通过锚杆来显著提升周围围岩的整体承载力，达到支护效用。一般情况下，锚杆、锚喷这两种形式会共同进行，共同作用，从而强化支护效果。不过在实际工程中，必须注意支护形式和相关参数，才能保证支护效果。
1.2支架支护
这一支护方法通常是利用U型钢材料的支架进行支护，或者采用矿用工字钢棚支护、采用单体加π型梁进行支护等，其支护性能稳定可靠。不过采用此种支护方法需要较高资金投入、较长的加工时间、运输上存在一定困难、也会对生产活动产生一定影响。
1.3灌浆加固
主要是在围岩上钻孔，之后将孔内压注混凝土浆液，从而达到重塑围岩内部结构的效果，这一支护方法有效提升了围岩自身所具有的支撑力，也起到了支护效果。随着材料科学的发展进步，各种新式材料得以开发、应用，使这一支护方法有了更多的选择与变化，灌浆加固可以采用不同材料。
1.4浇筑混凝土支护
可以进一步细分为素混凝土和钢筋混凝土两种支护方法。混凝土支护工艺复杂，需要较多的材料、设备，工期也较长，对操作技术要求较高，其应用有一定局限性。
1.5复合支护
由于单种支护结构各有优势与不足，通过综合应用，可以强强联合，达到更好的支护效果，弥补单种支护存在的不足。通常采用的方法有锚棚支护、锚杆钢带等。不过也要注意到，复合支护是建立在对各种支护均有很高了解的基础上，技术要求更高，成本也较高，需要专业人员参与，论证其合理性、可靠性。
2、双网支护技术分析
由于大部分煤矿所处位置地质情况都较为复杂，常会有很多断层分布并且岩土本身稳定性不高，容易产生局部应力集中问题。这些基本情况使煤矿巷道很容易出现变形，进而影响煤矿生产安全性。从结构角度分析巷道围岩，可以将巷道顶部、道壁、道面这3部分结构视为具有相互约束作用的、会产生相互影响的整体。通过研究巷道变形控制机理，将注意力集中在结构稳定性控制上，可以保证整个支护结构具有足够承载力，将巷道变形值控制在允许范围内。在消减围岩应力方面，可以使用双层锚网喷支护。首先进行顶锚索，然后做注浆处理，再做底角锚杆，最后以两帮平锚索当做永久支护。一些特殊构造地段可以在做好支护结构后增加底板锚索进行补强处理。本文从以下几方面分析双网支护施工技术：
2.1软件模拟
在进行巷道施工前，基本上煤矿所处位置岩体处于相对稳定、平衡状态，即三轴平衡状态。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在巷道施工开展后，空间平衡就会被打破，巷道壁受力会由三轴平衡转变为单轴应力，在新的应力环境下，最大应力位于巷道壁面切线方向，这一应力会随煤矿开采深入而持续增大，最终达到最大应力。所以在施工前，必须以软件模拟分析巷道情况，计算出施工后的应力变化情况、最大应力值，以指导双网支护施工工作，针对性采取防范措施。
2.2双网支护施工程序
首先要平衡地应力，计算出轨道大巷对应断面部分应力情况；之后进行第1层的锚杆、钢筋网安装工作——喷混凝土防风化层，找平存在的凹陷，进行锚杆孔施工作业，挂上第1层钢筋网；之后安装后托盘，喷1层混凝土当做钢筋网的保护层，进行第2层的锚杆、钢筋网安装工作，最后再喷1层混凝土即可。采用双网支护结构，在承载力上和一般单网支护结构相比有更高的自承载能力，围岩受力会处于相对均匀受力的平衡状态，从而使结构整体抗破坏力提高。
2.3双网支护结构施工检测
在双网支护施工作业完毕后，要在之后的10天对支护结构变形情况做观察测量与取样工作，分析10天时间的测量所得数据，确保支护结构变形在允许范围内，保证煤矿生产安全。
3、双网支护在煤矿支护中的应用优势
科学技术与经济不断发展，越来越多的技术手段应用到生产建设之中。煤矿工程中，双网支护是技术和生产结合的产物，采用先进技术与设备，在煤矿中应用双网支护技术，能够有效保证煤矿作业安全性，保证巷道坚实度，减少安全事故发生概率。另外，双网支护技术也体现出了科学技术对生产的有效支持。和其他支护技术相比，双网支护技术应用于煤矿施工具有如下优势：
（1）双网支护实际施工速度很快，在双网支护施工完毕后就可以给巷道表面提供强力连续支撑，有效防止围岩松动对巷道安全的影响，固定围岩结构，满足安全生产需求。
（2）双网支护技术从结构上看与其他支护结构有很大区别，双网结构呈连续多级跨度双曲拱形，使整个支护结构具有轻型、立体、连续的特点，在保证巷道稳定性的同时安装施工也很简单。
（3）如果采用双网支护结构，在巷道周边应力增高时，双网结构钢筋网壳可以缓冲解压，保护巷道安全。
（4）双网支护结构和其他常见支护技术相比所用钢材数量很少，节约材料成本。
4、双网支护效益
在煤矿生产中采用双网支护，经实践证实可以取得良好效益。分析支护效果，钢筋网具备的抗弯截面模量与其他支护结构采用的U型钢大致相同，钢筋网自重比U型钢低得多，但截面系数只是稍小。一般来说，1米U型钢自重可达28kg，而钢筋网只有18kg。根据重量差计算，采用钢筋网在用材上比U型钢少35%，抗弯模量提高22%。所以，如果使用双网支护，可以在保证支护效果的同时节省材料成本。
结束语
煤矿支护可以应对复杂的煤矿作业环境、保证作业安全，是煤矿开采作业必须重视的安全技术措施。在煤矿支护中，双网支护具有很强的适用性，并且其实际支护效果也让人满意，经济效益良好，安全系数高、操作方便、施工简单，在大断面施工中具有很大应用价值。
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作者简介：马元 男 198803 山西大同人 工作单位 国家能源集团神东煤炭集团上湾煤矿 017209 职称 助理工程师 2 内蒙古科技大学 采矿工程
论文作者:马元
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/25
标签：煤矿论文; 巷道论文; 结构论文; 围岩论文; 应力论文; 作业论文; 技术论文; 《防护工程》2018年第15期论文;