煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用研究

煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用研究
发表时间：2018-08-09T11:37:24.643Z 来源：《基层建设》2018年第19期作者：马华
[导读] 摘要：面对日益增长的能源需求量，容易开采的能源已经开发利用殆尽。

阳泉煤业集团有限公司二矿山西省阳泉市 045000
摘要：面对日益增长的能源需求量，容易开采的能源已经开发利用殆尽。

随着工程技术的进步，人们逐渐要目光转向地质条件较为复杂、开采难度大的能源，其中就包括煤炭采矿工程。

煤炭采矿工程中最为关键的技术就是巷道的掘进与支护技术，它直接关系到整个工程的安全进行以及整个项目的开采量。

因此，研究如何保证煤炭开采中巷道掘进的稳定性和支护技术的牢固性具有十分重大的意义。

本文就当前较为先进的预应力锚索支护技术展开讨论与分析，希望为相关企业提供参考。

关键词：煤炭开采预应力锚索
1引言
预应力锚索支护技术因其操作简单、灵活方便、能够与多种常规支护技术无缝结合的优点得到了大力的发展。

在煤矿巷道的作业发挥着巨大的优势，不仅大大的增加了巷道的安全性、稳定性，更是使得煤炭开采的保障性大大提高。

其次，在对破损巷道的加固修复中，预应力锚索支护技术所发挥的作用立竿见影，可以较为容易的将预应力传递扩散到远方，大大保证了巷道的安全性。

2煤矿巷道掘进施工技术及应用注意事项
煤矿巷道掘进技术就是要为煤炭的开采打通一条安全可靠的道路，便于顺利出煤，实现源源不断的煤炭从地下到地面的输送。

在掘进的过程中需要多种技术设备的相互配合，形成科学有效的模式，在提升效率的同时稳定推进掘进程度。

在掘进的过程需要特别注意的是巷道的安全性与永久性，这就需要在掘进的过程采用较为可靠的支护技术，目前，较为实用可靠也是应用最多的就是支护技术也就是预应力锚索支护技术，其良好的应用保证了煤矿项目的持续推进，也是提升煤矿开采量的关键因素。

3煤矿巷道锚索支护技术基本原理及应用价值
预应力锚索支护技术因其独特优势得以快速发展，并且在实践中发现，借助预应力锚索支护技术不仅可以较好地悬吊活动的岩层，而且可借助锚索对围岩进行科学的支护，与锚杆一起在围岩内构成稳定的预应力结构，有效加固巷道中的围岩，最终确保围岩具有连续性与稳定性。

锚索可把巷道中的围岩结构及锚杆产生的预应力合理地连接在一起，明显增强巷道中围岩结构整体的承载能力，并且提高承载结构自身的稳定性。

在煤矿巷道施工中，巷道具有怎样的预应力，是设计锚索支护的关键参数，对锚索的受力情况及支护效果发挥着决定性作用。

要想更加充分地发挥锚索在支护方面的价值，就需要全面了解锚索的应力场分布概念，以有效掌握锚索预应力的特点。

通常来讲，锚索自由段中间部分的压应力都不大，而锚索始端的下部的压应力相对较为集中，但是应力集中的程度与范围都较小。

因此，只要可为锚索施加足够大的预应力，并合理选择锚索密度参数与长度，就可把支护阻力较好作用于煤矿巷道围岩中，构建出压应力区域，以突显出锚索在支护方面的优势作用。

在支护煤矿巷道的过程中，锚索的作用是确保煤矿安全生产目标顺利实现的关键因素。

锚索支护的核心价值主要有以下几点：①锚索支护可对非锚固层与锚杆之间的变形进行有效控制，以有效预防巷道四周破碎岩石发生坍塌状况的出现，尽可能降低巷道的破坏性；②可把非锚固岩层与锚杆间的作用力，借助传递的方式在锚杆上得以体现，这就大大降低了煤矿巷道中围岩所承受的作用力；③应用锚索加固技术，可对已经存在破碎岩体的巷道进行有效的支撑。

虽然巷道中的岩体存在一定的破裂痕迹，但是这些岩石都有一些膨胀力，能把所受到的作用力及时地转移到锚索与锚杆上，可让巷道深处那些岩层呈现为三向受力态势，以有效提高残余岩体的强度。

4煤矿巷道中锚索支护技术的应用策略
（1）科学选择支护材料
为了实现快速掘进及有效降低煤矿巷道施工成本的目标，科研机构研发出了一种先进的、能满足发展目标需求的树脂锚固预应力锚索。

该锚索形式中使用了单根钢绞线，与以往的锚固技术的区别在于，新型树脂锚固预应力锚索技术的大大缩小了钻孔直径，通常情况下，钻孔直径是28mm，并且借助所提搅拌锚固树脂，其特点主要有：①具有较小的钻孔直径，可实现单体性的施工，速度很快，在安装方面具有较为简单的工序，从而大幅提高了支护速度；②新型的树脂锚固剂具有很快的固化速度，可及时地施加所需要的预应力，有助于锚索快速而主动地承载预应力；③当前所采用的锚固技术，是在传统建筑施工中多用到的钢绞线层面上，又研发出的具有更优质性能与结构的1X19型号的钢绞线，合理地增大了钢绞线的直径，大大增加了锚索的延展性及破断荷载。

（2）合理选择支护形式
一般来讲，煤矿巷道预应力锚索支护的主要形式，有以下几种：①锚杆与预应力锚索结合支护。

这种支护形式是目前我国煤矿巷道施工中最常用且普及率最高的一种支护模式，锚索与锚杆有机结合，并最大限度发挥了两者的作用与优势，可实现对煤矿巷道围岩进行明显加固的作用。

实践证明，锚杆与预应力锚索结合在一起的支护方式可大面积地应用到全煤巷道及煤顶巷道中，尤其适合用在那些断面较大的巷道或高应力、大深度的巷道中，可发挥很高的支护价值；②全锚索支护。

借助全锚索支护方式，可在煤矿巷道的两侧、底板及顶部实施预应力锚索支护加固活动，全面彰显锚索在预应力方面的优势作用。

该支护方式非常适合用在高地应力煤矿巷道加固工作中应用，并且适用于易于受动压影响的巷道加固过程中。

（3）优化支护参数
煤矿巷道预应力锚索支护的主要参数，主要涵盖有索体的强度、密度、长度及直径等。

预应力锚索支护的各种支护参数为：①适当的锚索预应力。

锚索预应力在整个煤矿巷道预应力支护中占据重要地位，其设计标准应完全符合相邻锚索之间及锚索与锚杆之间产生的预应力结构。

锚索的直径与长度越大，其强度也会相应地越来越高，能承受的预应力也随之变大；②合理的锚索长度。

在设计锚索长度时，需要全面及精准了解煤矿巷道围岩的实际情况，在此基础上恰当设计锚索长度，以确保所设置的参数能让锚索较好地固定到岩层内，并与设计要求相符合。

同时确保锚索的长度和其预应力之间相互匹配；③恰当的锚索直径。

在设计锚索直径的过程中，应确保其与钻孔直径有较高的匹配度，通常情况下锚索的直径应是21mm。

因此，应将钻孔与索体的直径差可控制在8mm左右。

5结语
综上所述，预应力锚索支护技术的应用使得巷道的稳固程度得到大幅提升，很多问题随之被解决，因此，今后的实践工作中，要加大对预应力锚索技术的应用并根据实践经验不断优化创新，才能够充分展现锚索支护的优势，使得煤矿巷道掘进技术得到进一步提升，创造
更为安全的作业环境，保证生命财产安全的同时提升煤炭开采量。

参考文献：
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