摘要：长期以来，煤炭一直是支撑中国现代化建设的主要能源品种，其在中国能源消耗中的比重一度曾高达70%以上。近年来，随着人们对各类能源的深度开发和对环境保护的日益重视，绿色能源日益增多，但短时间内煤炭作为中国能源主体的地位不会发生动摇。不过随着浅层煤炭资源的开采殆尽，深部开采成为煤炭行业发展的必然趋势，而在深部开采中，面对更加复杂多变的地质环境，如何实现巷道掘进过程中的有效支护，成为主要的难点之一。
关键词：巷道掘进；支护；问题；应对措施
1.地质环境复杂性为巷道掘进支护造成的影响分析
伴随中国浅层煤炭资源的日益枯竭，煤炭资源开采逐渐进入深井时代，井下地质环境恶劣程度进一步提升，巷道掘进支护工程遭遇全新瓶颈。以A矿为例，该矿拥有近百年开采史，矿区范围内地质条件复杂，地质构造数量众多，煤层赋存条件相对较差。随着该矿井回采深度的进一步增加，其掘进支护遭遇了更多问题：a）煤层顶板岩性发生显著变化，围岩应力的不断增大，使得围岩越发松散破碎，巷道掘进成形难度大；b）伴随采深的增加和围岩应力的增大，井下地质构造数量增多，巷道掘进作业中频遭各类断层，掘进作业效率和支护效率受到影响；c）矿井原本适用于浅部开采的掘进设备，在深部坚硬岩石的开掘中，应用效果欠佳，不仅截割效率低下且设备磨损严重。这一系列问题均极大地干扰了正常掘进支护的开展，影响矿井运营的根本。
2.掘进支护问题
2.1现有的锚杆支护技术无法满足复杂地形
煤矿企业多数地区地形复杂，井下地质条件也十分复杂。煤矿采掘工作面涉及到掘进巷道上坡下坡与掘进施工中遇断层，施工前方地质情况未知，如遇顶板煤层比较松软，遇断层过跳台，发生漏煤的风险变大。因此，在煤矿掘进时，极易出现变形现象。锚杆支护是当前使用最多的一项措施，虽然其效果较好，但研究发现，在我国部分煤矿企业中，仍然存在锚杆支护强度低等现象，如部分企业在煤矿掘进时仍然使用机械锚固锚杆支护、快硬水泥锚杆支护以及钢丝绳浆锚杆支护等。此类技术虽然起到一定的加固作用，但只能运用于掘进规的一般巷道，面对地形较为复杂且掘进需求较高的主要大巷，上述设备便存在很大的隐患，从而限制了煤矿掘进能力。与发达国家相比，我国的煤矿掘进支护水平相对落后。
2.2机械化程度及完成效率较低
研究显示，大规模开采使得煤矿开采作业的施工环境越来越复杂，就我国而言多数是采用井工开采的方式。据统计，我国有80%开采都是在井下实施作业，因此掘进巷道作业使用较为复杂的掘进机。就我国的煤矿掘进机械多使用悬臂式掘进机，这类机械在掘进巷道后，支护工作主要通过人工操作进行巷道顶板的支护工作，即以施工人员为主，通过使用钻头、扳手以及杠杆等工具进行支护作业，机械化程度低。
2.3煤矿挖掘效率低
煤炭能源的使用为人们的生活提供了很多便利，煤炭采矿事业也为我国的国民经济的增长做出了巨大贡献。需求量的增加，使得煤炭的开采业变多，同时煤矿掘进支护面临的挑战也进一步严峻。煤矿掘进效率问题即为首要面对的问题，在实际开采过程中，较多因受到复杂地质条件的影响，导致采煤作业遇到阻碍，影响了煤矿采掘效率。
3.煤炭采矿工程巷道掘进锚杆支护技术影响因素
1）巷道围岩强度。为实现有效的巷道保护支撑，直接面对的就是巷道围岩坚硬程度问题。如果围岩强度可以实现随着锚杆支护支撑作用不断增加时，可以实现支撑力度的不断增强。主要考验围岩对地质应力的载荷能力，如果围岩的载荷能力良好，在地应压力过大时，也会使得顶板的位移变化较小，实现较好的支撑保护作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，煤炭采掘巷道的围岩掘进锚杆支护技术应用过程中，必须着重考虑围岩的强度问题。
2）地应力。矿山压力的作用会对煤炭开采造成一定的危害，比如围岩变形断裂或挤压巷道，挤压使得岩体离散或位移、煤层被压松、人工支撑物挤压变形或断裂，甚至出现岩层及地表位移或塌陷事故的发生。由于矿山压力作用，使得围岩、煤层、各种人工支撑及填充物进行力学挤压作用的现象统称为“矿山压力显现”。矿山压力显现对煤炭开采工作的危害性很大，如果处理不当会造成施工安全事故，甚至是人员伤亡。为有效控制矿山压力显现，在煤炭开采作业时要进行工作面支撑保护及采空区处理操作，实现对围岩变形与应力场改变进行有效的控制，实现安全作业。现代主流回采工作面支撑保护手段就是控制好顶板岩层，因此，将工作面支撑保护与采空区处理统称为顶板管理的支护技术。
3）巷道断面形状及其尺寸。在煤炭采矿工程巷道掘进施工过程中，需要对巷道四周的围岩应力进行支撑与调整，在这一过程中，巷道掘进施工过程形成不同的断面形状会产生不同的应力分布，因此要对断面的形状进行合理控制，使其对应力分散起到较好的作用。
4.巷道掘进支护
煤矿巷道施工过程中，适当运用前探梁施工措施，确定前探梁的位置后调整间距，最佳的设计在0.5m左右的前探梁距离，可以清除巷道内部障碍物；并在架设中选择连棚器进行固定，顶梁的布置方式决定掘进支护的质量，因此在布置时有必要对支柱间距进行限制，还需要保障顶梁是垂直的。前探梁的布置需要借助吊环式前探梁的支护来完成，传统的前探梁缺乏相应的支架，为改进这一现状，需要在施工前增加前探梁的支点，以提高掘进支护的价值。
煤矿巷道支护不可延续传统的支护方式与设备，需要引进先进的技术和支护设备，传统的支护方式支护效率较低且安全系数低，特别是在深部开采的巷道，传统的支护方式和设备无法应用于巷道深部的巷道掘进，引进和采用先进技术和支护设备是保障安全使用的前提和基础。巷道掘进支护强调临时支护效果，临时支护吊环式前探梁对支护进行加固，以保证支护体发挥正常的围岩控制，吊环式前探梁作用和布置与吊环式前探梁相似，吊链式前探梁的固定结构主要采用吊环，只有井下消除了安全隐患后才可移动前探梁。在吊链过程中使用前探梁对掘进工程进行加固，在施工现场采用三根吊挂来搭建临时支护设备，并使用长度为3.4m左右的钢梁进行搭建，使用吊环完成前探梁可以保证前探梁的稳定性，对提高井下经济效益有重要意义。
锚杆支护普遍应用于巷道支护中，在锚杆支护基础上并进行顶部锚索补强的支护方式，针对顶板破碎的情况对围岩注浆加固可以取得更好的支护效果，特别是适应于深井高地应力下的巷道掘进施工，注浆可以进入缝隙中提高围岩的承受能力，另外通过水泥泥浆注浆还可以改善锚杆支护的受力状况，提高锚杆支护的承载能力，通过锚固和注浆联合支护的方式，可以提高围岩的承受能力，确保井下作业的工作效率。
结语
为实现对煤炭开采高效、稳健及安全的发展，不断提升煤炭的开采产量，在实际施工过程中必须做好巷道的掘进及支撑保护工作，安全的巷道不仅可以实现煤炭的及时运输，更关乎技术工作人员及煤矿工人的生命安全，因此，必须对巷道掘进及支护技术进行深入研究，实现安全生产。
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论文作者:卢龙
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
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