摘要：针对煤矿采煤掘进工作中高强度支护技术的应用进行分析，介绍高强度支护技术优势性，总结技术实践经验。辅助建立完善的掘进高强度支护方案，确保煤矿生产安全。
关键词：采煤掘进;高强度支护;锚杆支护
随着煤矿采煤工程的推进，掘进过程中遭遇特殊地质的概率逐渐增加，带来了更高的矿道顶板坍塌风险。据统计，矿业生产安全事故中，超50%由于顶板坍塌造成，导致巨大的经济及人员损失。为此，掘进过程中高强度支护技术的应用至关重要。为使技术应用不断适应煤矿实际生产需求，有必要对其实践经验进行总结。
1高强度支护技术优势
高强度支护的常用支护工具包括锚杆、金属网及其他加固材料，通过提高巷道及周围岩体本身的强度和荷载能力，或将其受到的作用力转移，达到可靠支护的目的。在煤矿采煤掘进工作中，最易受到影响、发生变形及坍塌的结构为巷道顶板，选用恰当的高强度支护技术，可明显降低顶板所受的垂直荷载，对安全事故风险进行预防。高强度支护技术必须在掘进施工前，即巷道未发生较明显形变时应用，才能发挥出最佳的支护效果。其优势总结如下：首先，操作简单。高强度支护技术工具类目有限，安装设置过程简洁，适用范围广，使用成本低，具备较高的经济性。其次，便于携带。高强度支护技术用具以组合、连接的方式发挥作用，自身体型较小、质量较轻，便于携带和转移。再次，支护效果优。若在掘进施工前应用支护技术，且选用技术类型合理，设置情况优良，巷道及岩体的稳定性将明显提高。最后，降低后期维修难度。高强度支护技术对巷道进行保护，提高巷道自身的荷载能力及稳固性，减少后期巷道维护、维修工作需求。
2煤矿采煤掘进工作中高强度支护技术的应用
2.1高强度支护常用方法
2.1.1矿用支护型钢
煤矿采煤环境恶劣、复杂，涉及到众多高风险性作业。为确保人员、财产安全，在掘进过程中，常用矿用支柱型钢的方法，对巷道进行支护。严格控制支护型钢的抗压、抗拉、抗剪性能，确保其充分达到掘进支护需求。另外，支护前还应对支护型钢的荷载能力进行精确的计量，以最大程度确保支护系统安全、可靠。
2.1.2预留煤柱支护
预留煤柱支护也是一种常用的高强度支护方法，该方法已被沿用很长一段时间，在煤矿采煤掘进的上段及下段，一般优先选择预留煤柱支护法。预留煤柱状支护能够很好的改善矿道中通风、排水能力差的问题，确保掘进工作顺利开展。但由于该方法在使用时涉及到较高的成本，且给巷道维护带来更大的工作压力，为此，需要详细分析施工需求，选择将该方法与其他支护方式结合使用，以提高煤矿生产的经济性。
2.1.3可缩性支架支护
可缩性支架具备双向伸缩的优点，当巷道相对狭窄、作业面不足时，掘进工作对巷道产生的影响较大，导致发生坍塌风险的概率上升。此时，可利用可缩性支架，辅助提高巷道的荷载性能，对巷道内壁进行支护。
2.2高强度支护技术实践
2.2.1喷射混凝土支护技术的应用
喷射混凝土支护是高强度支护技术体系的重要构成，能够发挥优异的巷道及岩体支护作用。喷射混凝土支护的主要材料包括干式混凝土和水泥砂浆，利用空气压缩将加固材料喷射、压缩到巷道及岩体表面，使其充分融合，起到加固和支护效果。该方法可以提高巷道本身的强度和稳定性，以此来确保掘进施工安全。
2.2.2光爆锚喷网技术的应用
光爆锚喷网技术的核心工具为锚杆，使用锚杆对巷道结构中强度较弱、岩体脆性大的位置进行加固，提高巷道的抗剪性能，以防止在掘进施工过程中出现岩层脱落、坍塌事故。该技术非常适用于巷道顶板的支护与加固，可有效防止上部岩体发生变形或垮塌。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该高强度支护优势的产生主要是由于，锚杆本身可被悬吊，能够被可靠固定于顶板位置并提供优良的支护能力，以分担周围岩体所受荷载。此外，光爆锚喷网技术也可用于侧壁的支护，将侧壁荷载转移到锚杆上，对巷道进行保护。
2.2.3联合高强度支护技术的应用
联合高强度支护技术是锚背支护技术与钢支架支护技术的结合，以达到更高的支护能力，维护巷道稳定并有效防止周围岩体变形。联合高强度支护还可被应用在巷道深处，防止顶板及侧壁形变。该技术中锚杆对巷道的支护作用从内外两侧同时进行，在掘进过程中巷道的稳固性大大提升。
2.2.4锚杆支护技术的应用
锚杆是一种非常常见的煤矿采煤掘进高强度支护工具，可被连接、组合应用，提高巷道的稳定性。在利用锚杆支护技术时，应尽量增加锚杆与岩体的连接深度，提高支护效果。锚杆组合的方式主要用于顶板加固，例如，将其设计为巷道支护梁或支护拱，以对顶板坍塌风险进行控制。相较于其它高强度支护技术，锚杆支护技术强调施工风险的事前控制，要求结合巷道中岩体特点、断面形态何在情况等，优化设计锚杆设置方案，例如在设置顶板支护锚杆时，要求锚杆与巷道顶部距离不超过1.5m。
2.3高强度支护应用案例
某煤矿采煤掘进施工段为煤层巷道，巷道断面较大，其长度达到5m，顶板高度在3.2m。巷道两侧均存在煤层，侧壁较松散，受力易发生变形和碎裂。该采煤段位于向斜构造带，且巷道一侧存在8m的小煤柱，给掘进支护工作带来不小难度。
考虑到巷道本身荷载能力不足，且由于地质条件限制无法应用棚式支护技术，决定选用高强度支护技术中的锚杆支护，对巷道稳定性进行优化。巷道顶板的支护锚杆选用直径24mm、长度在2.5m的高强度螺纹钢，以提高加固效果。侧壁支护锚杆选用直径24mm、长度在2.0m的高强度螺纹钢。锚杆排布间距设计为750mm，顶板处设置钢筋梁，侧壁设置金属网进行加固。选用树脂锚固注浆锚索，锚索长度为6.5m，每排设置2根，排布间距为2m。
工程采用以上高强度支护技术方案对巷道进行加固处理，在整个掘进施工过程中，未出现任何坍塌趋势。巷道顶板及侧壁的沉降位移平均值分别为22mm和65mm，符合煤矿采煤掘进工作安全施工标准，支护效果发挥显著。
2.4高强度支护技术应用要点
第一，结合煤矿巷道实际情况及掘进技术要求，合理计算并设置支护参数，确保支护技术发挥出最佳的支护效果，确保巷道稳定，并辅助掘进施工速度的提升。第二，在应用高强度支护技术之前，应彻底检查当前的巷道顶板、侧壁是否已经表现出变形、碎裂或坍塌趋势，对以上情况进行初步控制，以免其后期进一步扩张影响技术支护效果发挥。第三，引入在线监控设备及系统，对煤矿采煤掘进机支护施工情况进行实时监督。及时掌握巷道及周围岩体变动信息，以达到对安全风险的事前预防，避免在施工过程中因危险信号无法及时发现造成不必要的损失。第四，积极引进先进的掘进技术及高强度支护技术，注意技术应用能力的提升，确保掘进施工安全。
3结束语
本文对煤矿采煤掘进工作中高强度支护方法和技术的应用进行总结，各类技术有其突出优势和最佳使用条件。因此在选用高强度支护技术之前，要求全面分析巷道自身特点及掘进支护需求，合理选择相应的支护技术，并注意各种方案间的灵活转换。在达到足够支护效果、确保掘进施工安全的基础上，合理控制支护成本，创造更多煤矿经济效益。
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论文作者:倪兴洋1,魏永强2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/21
标签：巷道论文; 技术论文; 高强度论文; 顶板论文; 煤矿论文; 锚杆论文; 侧壁论文; 《基层建设》2019年第31期论文;