松软不稳定煤层安全支护技术研究

李艳明

(阳泉煤业(集团)有限责任公司一矿，山西 阳泉 045008)

引言

由于松软不稳定煤层开采工作具备一定的危险性，因此，在实践开采期间，应确保科学运用所匹配的巷道开采技术，以有效规避产生相应的经济压力，这也要求我国须确保松软不稳定煤层巷道支护技术使用的安全性等。我国开采松软不稳定煤层的主要方式便是进行大量挖掘巷道，在该过程中有机准入支护技术，可极大减少事故发生的几率，还可有效提升工程的安全性等。

1 目前松软不稳定煤层支护技术实存的相应窘况

尽管松软不稳定煤层巷道支护技术的实践运用较为普遍，还可为相应的松软不稳定煤层企业创造更高的经济效益，但同时也为对应的开采工人带来更高限定的安全性标准。整体上获得了众多松软不稳定煤层企业的积极支持，却依旧存在一定的现实问题，具体相关内容如下所示：

1.1 一般而言，松软不稳定煤层企业为获取更大化的经济效益，往往会促使相应松软不稳定煤层矿井的开采深度愈加深化，受繁复地质条件以及松软不稳定煤层巷道的系列压力，常会使得巷道支护技术的施用难度系数逐渐加大。

1.2 当前社会发展阶段下，由于深部巷道围岩破环理论研究难以较好促进松软不稳定煤层巷道工作，因此，实际需要更多元、更合理的理论来维系当前的巷道开采与支护技术。

1.3 前在松软不稳定煤层巷道支护技术运用过程中，实践采用工程比拟法进行对松软不稳定煤层巷道各类参数的指导，因为严谨性的科学计算机动态辅助系统，以及巷道支护合理性评价系统的缺失，使得松软不稳定煤层企业运用松软不稳定煤层支护技术开展具体作业难以获得有效保障，该境况下，也就无法保障对应松软不稳定煤层巷道的安全性能以及经济利益。

1.4 当前的相关技术并不能在深部动压影响区以及构造压力带上进行使用，因而，锚网喷的二次支护技术理论亟需更深化地调研，有机探寻最适宜的困窘处理方案，并且有机完备涉及的技术理论，并非仅仅为获取高额利润就不顾及生态环境，譬如，不间断增加跨井深度等。

1.5 由于时常会受到震动，因此针对于螺距大、锁紧力较低等状况，涉及的支护材料往往易于产生相应的安全事故，譬如，放炮后出现松动等情况，另外，相关的材料并不适合做巷道支护，主要是由于其并不满足相关的限定要求。。

2 支护技术的发展趋势

目前，针对该技术业内人士普遍认为的重大缺陷有如下几点：筛管护径小、顺煤层定向支护困难以及钻孔增产改造范围不足等。为了使巷道支护的技术日益成熟，从而使巷道支护的效果日益良好，提出了泥浆脉冲随钻测量定向支护技术、电磁波随钻测量空气定向支护、大直径筛管跟管支护技术、大直径小曲率侧钻改造技术等，其中泥浆脉冲随钻测量定向支护技术和电磁波随钻测量空气定向支护可提高顺层钻孔成孔深度和轨迹控制精度，大直径筛管跟管支护技术可提高护孔直径和钻孔完好性，小曲率侧钻改造技术可提高钻孔的覆盖面积和煤层改造效果。

3 控制巷道围岩变形的技术

3.1 巷道支护的技术措施

4328工作面巷道为直墙半圆形拱门式，巷道净截面长度为4.6米，巷道净截面宽度为3.2米。考虑到巷道煤质硬度小且较为松软，其中碎粒、糜棱煤均有零星的分布，以及巷道在上工作面侧向残余支承压力产生的变形特点，基于围岩变形规律设计了钢制支架(U型)配合自攻全程螺旋锚固松软不稳定煤层补强技术措施。

3.1.1 钢制支架(U型)支护

钢制支架(U型)支护技术措施中，支架采用3节U29型钢支架，3节钢支架之间的搭接均为0.5米，管棚使用间距为0.7米的2副卡缆，卡缆为双槽夹板式。管棚背后接顶采用原木，护表采用钢筋网。

3.1.2 钢制支架(U型)配合自攻全程螺旋锚固松软不稳定煤层

配合自攻全程螺旋錨固松软不稳定煤层中的钢制支架(U型)架设方式与2.1.1中钢制支架(U型)支护程序一样，在该程序完成后，采用自攻全程螺旋锚固松软不稳定煤层配合厚度为0.9米的槽钢进行托梁处理，全程螺旋锚固松软不稳定煤层的尺寸为0.022米×2.5米。

3.2 支护方案模拟分析

当不对4328工作面进风巷道采取任何支护措施时，巷道顶面位移量为0.655米，巷道两帮位移量为0.656米。当对巷道采取钢制支架(U型)支护措施后，巷道顶面位移量为0.285米，下降幅度为56个百分点，巷道两帮位移量为0.249米，下降幅度为62个百分点；当采用钢制支架(U型)配合自攻全程螺旋锚固松软不稳定煤层措施后，巷道顶面位移量为0.183米，下降幅度为72个百分点，巷道两帮位移量为0.175米，下降幅度为73个百分点。由此可见，从巷道顶面位移量来说，采用钢制支架(U型)配合自攻全程螺旋锚固松软不稳定煤层比钢制支架(U型)支护降低了35个百分点，从巷道两帮位移量来说，采用钢制支架(U型)配合自攻全程螺旋锚固松软不稳定煤层比钢制支架(U型)支护降低了29个百分点。综合以上分析，采用钢制支架(U型)配合自攻全程螺旋锚固松软不稳定煤层比单纯的钢制支架(U型)的支护效果更显著。所以，4328工作面进风巷最终采用该技术方案。

4 松软不稳定煤层巷道支护技术应用的对策性探析

4.1 选用适宜的支护方式

当前在巷道支护期间，最普遍化运用的方式常有锚杆支护、锚喷支护以及液压支柱等，而在实践操作过程中并不是所有涉及方式都进行运用，应依据真实情况而定，譬如，需依据巷道的实际情况、围岩发展以及运动状况等方式开展现场作业。在该境况下，有机选用适宜的支护方式进行作业十分必要，需预先性地考虑巷道基础情况，再根据理论与实践相结合的方式，更为合理、综合地判定与选择高效、适宜的支护方式。例如，当围岩强度加大时，可适时选用锚杆支护；当巷道的稳定性较低时，则可选用伸缩支护等。

4.2 增强现场勘察

制定科学、有效的支护方案时，不可缺少对巷道施工现场的勘察以及了解围岩的特性，这样利于制定出更合理的支护方式来强化支护效果。对此，在选用支护方式时，亟需适时考虑相关突发情况，譬如，围岩小的变形会将围岩表层岩体出现破碎时产生的相关应力释放出来，从而有效减少围岩的变形量。因而，在进行对支护设计方案制度期间，可充分考虑多元化支护方式相结合的优化模式，以有效提升工作的安全性。

结束语

地质构造影响，巷道围岩节理裂隙发育，围岩整体性差，松软不稳定煤层支护效果不能充分发挥，巷道围岩承载能力未能充分调动，加之地应力和掘进应力影响，巷道应力环境复杂，是造成松软煤层回采巷道围岩控制难度大的主要原因。采用高预紧力强力松软不稳定煤层(索)支护，及时掌握巷道围岩裂隙情况，在松软不稳定煤层预紧力不达标、巷道变形增大、裂隙发育、构造影响区需及时采取注浆加固措施，工作注浆加固改善围岩结构，提高围岩整体性，充分松软不稳定煤层(索)支护作用，从而提高围岩承载能力，可以达到控制巷道围岩变形的目的。通过现场试验表明：煤帮内的裂隙全部充填粘结，浆液凝固、硬化情况良好；巷道表面围岩变形在距离掘进工作面50m左右开始趋于稳定；两帮最大移近量为91mm，顶底板最大移近量为28mm；巷道掘进期间主要以两帮变形为主，顶底板变形较小。