摘要：煤炭是我国主要能源, 在内蒙古，新疆等地埋藏着大量厚度>8 m的特厚煤层, 随着建设高产高效矿井政策的引导, 这些煤层的开采速度不断加快。然而, 由于煤体强度低、裂隙发育, 全煤巷道支护困难，尤其是在特厚煤层中开拓的盘区轨道巷、井底车场等大断面巷道, 支护难度大, 冒顶事故时有发生。所以对特厚煤层中大断面巷道的支护设计进行研究对煤矿安全生产有很重要的指导意义。从煤炭资源存储的特厚煤层来讲，由于煤层厚度过大，其开采一般都需要巷道维护，但是巷道围岩破损问题的出现则在极大程度上阻碍了煤炭资源的安全生产。本文则就特厚煤层的的大断面巷道的支护原则及具体支护情况进行了探讨，并在此基础上提出了一些合理建议。
关键词：特厚煤层；大断面巷道；锚杆；支护
前言
在特厚煤层煤炭资源开采工作中，工作人员通常都会在煤层底板部位掘进一条巷道，以促进特厚煤层煤炭资源的顺利开采，而这些巷道的围岩则可能因为其松软破碎的岩质，而导致离层问题的出现，从而对煤炭资源的生产造成了极大的阻碍。通过分析大断面煤层巷道的力学特性及破坏机理, 得出回采大断面煤层巷道属于大变形围岩, 受掘进扰动影响回采过程中超前支撑压力的影响容易造成巷道顶板和两帮的破坏。
一、巷道支护原则
特厚煤层的大断面巷道支护的目的在于确保矿井作业过程中的有效性、安全性以及快捷性，对于提高该矿井的生产效率具有至关重要的作用。目前我国煤矿巷道建设过程中中所采取的主要支护形式是锚杆支护。
针对当前特厚煤层大断面巷道所处位置的地质条件和特点，为充分地发挥该的巷道的有利支护作用，支护参数选择实践过程中应坚持如下原则，即支护设计必须要遵从三高一低的一次性支护原则来开展，所谓三高一低就是要求支护设备必须具备较高的强度、刚度以及可靠性，同时具有较低的支护密度，使支护设备具备必要的可靠性的基础上，尽量地通过将支护的面积降低而使单位面积所需要的锚杆数量减少，从而提升巷道掘进的速度。而一次性支护则是要求锚杆的设计必须能够一次就满足其对于巷道围岩变形的有效应对，避免多次支护施工对于巷道掘进的影响。
二、大断面巷道的支护概述
特厚煤层一般都是指厚度在8米以上的煤层，这些煤层的煤炭资源开采工作通常有超高的煤帮，工作人员为了保障煤炭开采的顺利实施，往往会为煤层设计大断面的巷道。而大断面巷道的设计不仅具有较大的跨度和高度，其围岩还非常不容易控制，施工人员必须采用一定的支护设备来为巷道进行加固。
大断面的巷道支护大致可以分为永久性的支护以及临时性的支护两种，就永久性的支护来讲，它是指施工人员在开展巷道初始施工的过程中，先以锚网索喷实施一次支护，同时在距离迎头小于2.2米的地方配合使用永久支护的锚杆，然后再在施工的后期利用混凝土浇筑进行第二次支护。而临时支护则主要是采用带帽点柱作为支护的主要工具，在巷道围岩破碎且过地质的构造带或是巷道顶板是松软的岩层，比如砂质的泥岩或是煤层等情况时，临时性支护则要采用弧顶锚杆或者是螺纹钢等设备。
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煤炭开采人员在对特厚煤层的大断面巷道进行支护时，首先就要设计合理的断面，一方面设计人员要充分地将巷道掘进工作所采用的设备尺寸处理好，另一方面还要考虑到巷道围岩的变形预留量及通风要求，然后再确定巷道断面的形状、长、宽、高以及断面的面积等，确保断面的设计能够全面地满足巷道施工的需求，以保证巷道施工的顺利完成。目前较常用的支护方式是锚杆支护，这种锚杆支护技术能够切实保证巷道支护作用的安全、快速、高效的发挥。设计人员在应用此种技术之前，必须全面地了解其支护设计的具体原则，使锚杆支护能够以高质量的支护构件达到对围岩变形等问题的有效应对。
三、支护方案优化选择
从当前我国特厚煤层超的高煤帮大断面实际性质来看，合理地选择巷道支护方案对保证煤层的开采具有至关重要的作用，尤其是煤帮上的钢筋托梁、桁架锚索、单体锚杆以及金属网的组合支护等方面的内容。实际作业过程中，可利用桁架锚索进行组合支护，并采取当前最新型和性能最高的预应力桁架锚索进行支护，桁架锚索与单体预拉力锚索之间相互配合，再利用W型钢带以及高强度的预拉力锚杆等方式，对高强度预拉力锚杆及泥岩顶板进行有效的控制，以保证整个巷道不变形，仍然是一个比较完整的整体。
实践操作过程中，通过利用桁架锚索系统，在水平方向和垂直方向上位巷道提供一个比较主动的支护作用力，并且这里所提供的支护作用力与巷道实际受到的拉应力总是随着顶板的不断变形而逐渐的增加。采用桁架锚索系统，可有效地避免采煤巷道的中部出现最大拉应作用力，从而保障煤岩体一直保持多方向上的压应力，并提高其抗变形能力及抗破坏能力；实践中我们可以看到，桁架锚索系统的抗剪能力非常的强，而且具有长度大、可斜穿顶板以及作用范围相对比较大等特点，在加之其与顶板及角锚杆等结构一同承担剪应力，因此对于避免顶板受到剪切破坏问题具有非常重大的作用；桁架锚索系统中的作用点，位置是在巷道两肩窝处最深的部位，因此可以避免因破坏而出现的三向受压岩体，更不会出现顶板变形或者离层等问题，从而为保障桁架锚索系统的高承载能力提供了基础条件。将桁架锚索系统和顶板之间的接触以及钢绞线中的各种荷载持续传递，对于高预应力的施加具有重要的作用，同时它还可以有效地扩大支护的范围，以提高破碎顶板的受力情况。当顶板弯曲或出现下沉情况时，桁架结构的两帮锚点同时向内产生位移，缓慢地增加其受力情况，这种作业方式对于保障支护结构效果非常明显。
结语
特厚煤层的大断面巷道施工，要采用合理的开采方法和施工工艺，保证施工人员和设备的安全。大断面巷道支护作业难度较大, 不仅需要清楚软岩类型以及出现问题的岩层机理, 还需要从多个角度进行加固处理, 尤其是巷道底板加固, 砌喧施工等, 利用上述施工步骤, 其一确保巷道稳固性, 其二提升大断面巷道作业安全。
参考文献
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论文作者:赵仪强,祝敬祎,王天宇,李航
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
标签：巷道论文; 煤层论文; 断面论文; 顶板论文; 桁架论文; 围岩论文; 锚杆论文; 《基层建设》2019年第5期论文;