煤矿沿空留巷支护技术研究

李贵财

摘要：在社会经济与科技不断进步的影响之下，各类生产企业对于煤炭等资源的需求量也在不断上升，必须要更加重视对煤矿开采技术的发展，在保证安全的前提下，提升煤炭的开采效率，提高矿坑内部结构的稳定性。本文将根据沿空留巷技术的概念展开分析，并讨论其中支护结构的建设与应用。

关键词：煤矿工程;沿空留巷;支护技术

引言：

随着我国基础民生经济事业的不断发展，在对煤炭资源的开采应用当中形成了更加科学的支护案，在提升煤炭开采效率率的同时，更好地保证了作业人员的安全性，是符合现代化安全生产方针的一种科技手段。

一、沿空留巷技术的概述

在煤炭的开采过程中利用回采巷道建构方式，减少掘进巷道，减少工作面之间保安煤柱的留设，从而提升煤炭资源的回采效率，对于维护现场安全和保护煤炭资源具有积极意义。

在回采巷道通过建设支护构件（打设恒阻锚索，单体液压支柱配合π型梁，有效提升顶板内部荷载力，通过切顶卸压的方式，配合U钢挡矸支护，形成一套科学的采煤体系。结构建设方式。

二、支护建设的具体应用

（一）支护模型建立

在进行煤矿工程内部的支护结构建设之前必须要展开详细地受力分析和模型构建，通过科学的计算确定支护的建设体系和工艺技术，维护好矿坑内部的稳定与安全。支护模型的设计需要按照矿区的岩体力学进行等量换算，将形制不够规则的岩石受力转化为更加规范的立方体结构，合理确定内部支护体系建设的尺寸和规模。不同的土层分布下对应的体积与剪切模量有很大差异，如粉砂岩的剪切模量更大，而煤层区域的剪切模量则更小，只有经过有效的煤矿区域地质探测才能够确定支护模型的具体结构参数[2]。由于煤层分布并不是统一的平面状态，在进行模型建设时还必须要考虑到其带来的荷载力偏差，将其和支护模型当中的轨道上结构结合在一起，确定最科学的支护模型体系。

（二）锚索支护的概述

锚索支护技术是通过预应力锚索加固岩体，通过锚索对加固岩体施加预应力，限制岩体有害变形，可以明显改善围岩的应力状态，提高围岩的自承能力，从而保持围岩的稳定。其主要特点是采用树脂锚固剂锚固锚索尾部进行锚固，由于锚索的锚固点位于较深的稳定岩层中，根据悬垂基础理论，下端不稳定岩层悬垂在上端稳定岩层。

（三）加强支护建设

煤矿巷道内的基础支护结构建设需要考虑到锚索结构的直径、间距、长度等参数，但在实际应用当中，为了提升对煤炭资源的有效开采，会在巷道的顶部进行扩充建设，这也对支护体系的构建提出了更高的承载要求，需要对实际负载力进行进一步的加强。技术人员可以通过在顶板处加固螺丝的方式来调节锚索体系的实际受力，在每一个间隔区域内多设置三颗直径为20mm的顶锚索，其中的间距调为1.6m。在加强结构建设完成后，总共煤矿巷道内部的锚索支护可以分为三类，即基础体系、加固体系和顶层刷扩体系，将矿区内的支护稳定性提升到最佳状态，并为煤炭资源的开采提供了更加广阔的空间。如下图1所示。

（四）断面变化分析

为有效保障在巷道内部支护体系应用时的有效性，可以采用断面分析的方式来判断其受力变化，并将其作为煤炭资源开采作业的重要信息参考。通过横截面的受力显示，在巷道内部，水平方向上的应力场分布集中在支护体系当中，较好地验证了沿空留巷技术的应用优势，为开采人员开辟了一条稳固的通道[4]。在矿区内部的煤炭资源开采完成后，采用110工法，进行切顶，工作面开拓之前，超前工作面运用恒阻锚索将其作用到巷道顶板中开展加固工作;之后再运用聚能爆破技术将巷道所属顶板切断;直到工作面回采时，在巷道回采帮进行挡矸建构，当采空区的顶板沿着切割缝垮掉之后，使其自动构建出巷帮，并运用单体、工字钢梁、支架等实现巷道内支护作用，持续到覆岩得以稳定。

（五）沿空留巷原理

采用以“切顶卸压+恒阻大变形锚索补强支护”为主体的思路，通过顶板精准预裂爆破，在局部范围切断工作面顶板应力传递，减弱巷道顶板压力，且顶板精准预裂爆破能够很好地保护巷道顶板完整性。利用恒阻大变形锚索进行补强加固，控制顶板下沉，使所留巷道围岩能够最大限度地发挥自身承载作用，减少巷道变形，保证留巷效果。工作面推进过程中，根据巷道所受采动影响程度、巷道内工程施工情况和巷道所处应力及稳定状态，结合以往现场检测数据，在工作面前后新增三个区域，即超前切顶区、滞后临时支护区、成巷稳定区。

（六）顶板精准定向预裂切缝技术原理

切顶卸压是是基于“切顶短臂梁理论”的一项具有原始创新的先进技术，顶板精准定向预裂切缝是切顶卸压的关键。充分利用岩体的抗压强度远大于抗拉强度的强度特征，通过使用聚能管实现了爆破后在两个设定方向上形成聚能流，并产生集中张拉应力，在工作面回采前，利用顶板预裂爆破技术，在回采巷道煤柱侧形成定向预裂缝，切断顶板应力传递路径。

（七）矿压监测分析

在煤矿开采作业区域内必须要设立实时监控设备对矿压、受力等多方面的结构参数予以监测，当出现数据信息异常时能够立刻警报中控平台查验对应区域内的支护结构稳定性，有效预防了矿区巷道内的安全事故发生。在巷道内的支护体系建设过程当中对于顶和底两部分都设置有传感探测设备，通过通讯渠道将这些力学信息录入到数据库内并予以分析，当顶和底板的移尽量超过偏差许可时会立即启动定位系统进行标红处理。在实践应用中发现，随着煤矿开采工作面的不断推进，支护体系当中的顶和底板移尽量会不断上升并达到一个稳定状态，说明支护体系的结构能够保证在巷道区域内的开采作业需求。

三、结束语

在煤矿开采的过程当中，对于矿区和巷道的支护体系建设更有利于保障现场的安全与稳定，特别是在沿空留巷技术当中对于煤炭资源的开采程度更高，也就对该区域内的支护建设荷载力提出了更高的要求，需要通過前期勘测和模型设计共同制定科学的支护建设方案，确保内部的锚索设备的连接结构参数符合方案要求，实现稳定可靠的巷道支撑。

参考文献：

[1]尹兵，亓京浩，王海峰.综采工作面沿空留巷支护技术[J].煤炭科技，2021（01）：94-98.

[2]徐铎.沿空留巷施工与支护技术的应用研究现状[J].能源与节约，2020（12）：167-168.

[3]白果林.变厚煤层沿空留巷支护技术的应用研究[J].当代化工研究，2019（11）：85-86.

[4]杨占国.大同矿区四台煤矿沿空掘巷支护技术研究[J].能源技术与管理，2015（02）：17-19.