摘要：我国地域辽阔，煤炭资源具有资源总量大、分布范围广等特点，不同地区的自然地理条件差异非常大，深层煤矿的采掘工作中应根据不同地区的施工难度实施高强支护技术，从而提升深层煤矿巷道安全性和稳定性。本文将分析高强支护技术及其在具体工程中的运用，希望可以给相似工程带来有益的参考。
关键词：煤矿掘进；高强支护技术；应用
1 煤矿掘进支护工作中的主要问题
1.1支护环境的问题
煤矿掘进支护工作的主要支护是巷道，巷道是煤矿开采作业中主要的工作环境，煤矿巷道的更新和改变直接影响着煤矿掘进的支护效果，且煤矿事故因巷道引发的种类较多。巷道产生的支护问题一般体现在以下几个方面：①随着巷道的持续掘进，挖掘条件以及地质条件也在不断的变化，若掘进支护不能及时地更新变化，就会导致严重问题的产生。②煤矿采掘技术的更新和进步使得巷道构造不断更新。例如为了能够对于新制定的挖掘周期进行适应，有原本传统的岩巷逐渐向煤巷进行转变。为了对大型的机械进行应用，导致小型断面巷道的数量不断减少，并且开始大量应用大型的断面等。巷道本身的变化也使得掘进支护的环境及条件变化，导致其无法更好地适应新型环境。
1.2支护技术的问题
想要更好地适应应用环境的有关需求，支护技术自身也在持续发展更新中，主要体现在了支护结构、材料、搭建技术及机械的发展层面上。随着技术的不断更新，也导致以下问题的出现：①掘进支护更新较为滞后。掘进支护技术的发展通常都要慢于巷道条件的变化，基本不能实现同步进行，就会导致技术空白期的出现，这一时期的支护能效及适性都无法满足其实际需求。②新技术并未得到较为成熟地应用。就当前较常应用的树脂型锚杆技术来说，其设备没有良好的强度及刚度，所以即使其有着便捷的施工方法，但对于结构及工艺的要求极高，若不具有良好的应用经验，就会导致强度不足情况的出现。
2 高强支护技术分析
高强支护技术的作用原理可以简单概括为：加强对围岩的径向约束作用，进而对巷道的受力状况进行干预，将围岩的受力状态从二向受力改为三向受力，这样的话围岩的承载能力就能够得到显著提升，从而实现防止深层煤矿采掘工作中出现巷道变形的目的。
为了满足实际需要，高强支护技术在应用过程中也逐渐发展出了不同的技术类别。通常会根据支护构件对围岩的不同作用方式来将支护技术分为以下几类：一是被动支护技术，这种技术是以支架、U型钢等支护构件为代表的，其作用原理是通过强化巷道表面的支护抗力来防止围岩变形。二是壁厚混凝土填充技术，这一技术通常需要同被动支护技术结合起来，待支护构件安装到位后，需要借助混凝土来将支护构件与围岩结合起来形成整体，进而显著提升巷道的稳固程度。三是主动支护技术，这一技术会用到锚杆、锚索等典型的支护构件，同前2种只注重构建表面支护抗力的技术不同的是，主动支护技术更加注重从围岩内部产生作用力，通过内部作用的方式来对围岩的结构面进行压实。此外，还有一种主要应用于发生节理裂缝的破碎型围岩的支护技术，这种支护技术是借助注浆的方式来增加岩体结构的稳定性，在增强岩体强度的同时也提高弹性，进而使整个岩体得到加固。
3 煤巷支护案例分析
矿井进入深部开采，巷道支护已成为煤矿安全生产的一个难题，在进行煤矿深部采掘时，应着眼于如何提高巷道围岩的强度和整体性。在掌握矿井地质结构及机理的基础上，通过支护方案的优化，有效的控制巷道收敛变形，达到了预期支护目的。借助高强支护技术，巷道所承受的压力能够通过锚梁来有效分化出去，巷道的承载能力也就相对得到了加强。
3.1工作面情况
某煤矿位于矿区西北部，是一座特大型高产高效矿井。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆随着半个多世纪的开采，井田资源不断减少，开采深度不断增加，矿井现主采区逐渐向+530m后备区转移。矿井主采二叠系3号煤层，采深+870～+340m，煤层平均厚度6.6m，倾角3～7°，属于稳定可采煤层。
8109工作面位于某煤矿后备区，地质储量460万t，工作面范围内地质结构简单，但已有探测结果显示区域内存在陷落柱、断层等地质构造，煤层围岩和煤体本身局部松软，存在围岩破碎和顶板冒落危险。除此之外，煤层巷道对支护条件提出了更高的要求，如果出现支护失稳或者支护强度不够等情况，巷道围岩容易发生冒顶和片帮事故。
3.2煤巷的围岩支护
3.2.1顶板支护
对于巷道顶板的改进支护，主要采用注浆锚索，其规格为准22 mm×4 500 mm。打设锚索时，配合选用2 支中速型和1 支快速型树脂锚固剂，共计3 支。锚索打设好后，进行注浆工作，顶部注浆锚索布置方式采用“二一二”三花布置，注浆锚索间距取2000 mm。在原支护基础上，每隔2 排布置1 排注浆锚索，排距为1600mm。
3.2.2两帮支护
巷道右帮较左帮离8109 回采工作面距离近，因此巷道右帮受回采动压影响较左帮大，因此在巷道右帮采用注浆锚索，而巷道左帮采用注浆锚杆。注浆锚索规格为准22mm×4500 mm，配合选用2 支中速型和1支快速型树脂锚固剂，共计3支；注浆锚杆规格为准25 mm×2800 mm，配合使用1 支中速型和1 支快速型树脂锚固剂，共计2 支；注浆锚杆（索）每排均布置2根，靠近巷道上帮处锚杆（索）斜向上75° 布置，靠近巷道下帮处锚杆（索）水平垂直于巷帮布置；两帮的注浆锚杆（索）间排距为1200 mm×1600 mm；锚杆（索）打设完成后，即开始注浆加固工作。
3.2.3注浆参数
锚注加固使用的注浆泵型号为2ZBQ-10/10 型，注浆压力为10 MPa，排浆量为10 L/mm，将风水管路等连接完成后，即可开始注浆工作。为保证注浆压力和效果，注浆泵摆放位置与锚杆（索）距离应小于10 m。水泥浆液水灰质量比为0.5∶1，添加剂选用ACZ-1 型，用量比例控制在8% 以内，浆液搅拌均匀后即可开始注浆工作；在此过程中，若出现注浆压力过大或漏液等情况时，需根据情况停止注浆，当达到设计注浆压力时，注浆工作停止，将相关设备拆卸并清洗。
3.3现场实践应用效果
针对支护效果进行分析的过程中，结合8109工作面具体情况，选择其中的100m作为实验区域并进行监测。在对现场进行直观的观察之后得出，在改进支护方案之后，巷道的表面更为平整，而在原支护工艺之下，巷道呈现出凹凸不平的状态，巷道的完整性相对较差。对方案改进之前与方案改进之后的巷道顶底板累计移近量以及巷道两帮累计移近量进行对比分析。
通过比对分析能够看出，在支护方案改进之后，巷道的顶底板移近量显著的降低，两帮移近量也显著降低，而且在掘进施工1个月之后顶底板移近量以及两帮移近量均趋于收敛，但是在采用原支护方案情况下，在掘进施工1个月之后依旧呈现逐渐增加的趋势，这说明了在采用改进设计方案之后，能够确保巷道的稳定性，实现了最初的设计目标。
结语：
综上所述，高强支护技术在煤矿的采掘工作中具有非常重要的现实意义，特别是在深层煤矿的采掘中，借助这一技术能够为地层深处的煤矿提供稳固的安全保障。在应用高强支护技术的过程中，要根据煤矿采掘作业的实际需要来布置支护构件，结合力学模型来分析和计算各项参数指标，然后结合具体的实验对高强支护技术予以合理验证和采用。通过构建稳固的支护系统，有效防止巷道在支护初期出现变形，实现最佳的支护效果。
参考文献：
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[3]党少卿.大断面煤巷支护工艺探究[J].机械管理开发,2019,34(01):142-144.
论文作者:姚陈
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/29
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