趙豐

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)四通煤業(yè)有限公司，山西 臨汾041000）

1 引言

為了使煤礦深部巷道開(kāi)采能夠有序的開(kāi)展，進(jìn)行必要的巷道支護(hù)設(shè)計(jì)有著非常關(guān)鍵性的作用。深入分析和研究煤礦深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方案，可以使企業(yè)的管理人員能夠充分地了解煤礦具體情況，切實(shí)提升資源利用率。因此，本文重點(diǎn)分析煤礦深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，提升設(shè)計(jì)水平，最終可以促進(jìn)煤礦開(kāi)采領(lǐng)域的高速發(fā)展。

2 煤礦深部開(kāi)采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)的重要意義

深入研究煤礦深部開(kāi)采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)，可以更好地實(shí)現(xiàn)煤礦內(nèi)部各項(xiàng)資源的有效利用，同時(shí)能夠有效地改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。在巷道開(kāi)采的階段中，設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)整體的煤礦巖土情況進(jìn)行了解，從而在設(shè)計(jì)階段能夠把巖體三箱應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向應(yīng)力，確保煤礦深部的能量能夠有效釋放，減少應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生受力的不利影響。在煤礦深部開(kāi)采中，結(jié)構(gòu)中的壓力和施工應(yīng)力會(huì)受到壓力的影響，會(huì)導(dǎo)致巖土破裂的現(xiàn)象。因?yàn)閷?duì)開(kāi)采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，對(duì)提升整體深部結(jié)構(gòu)的承載力有積極作用，巷道施工環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)了解煤礦深部巖土的具體狀況，將巖體三向應(yīng)力直接轉(zhuǎn)化成為兩向應(yīng)力，確保煤礦深部的能量能夠有效釋放，避免給內(nèi)部的圍巖結(jié)構(gòu)造成不良的影響。煤礦深部巷道受到結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間的壓力與施工等問(wèn)題的影響，會(huì)導(dǎo)致巖體出現(xiàn)破裂的問(wèn)題，無(wú)法保證現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度。因此，煤礦深部開(kāi)采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該采取必要的措施來(lái)提高承載性能，避免在開(kāi)采中出現(xiàn)裂縫的問(wèn)題【1】。

3 煤礦深部巷道支護(hù)破壞形式

在實(shí)踐過(guò)程中，煤礦深部巷道支護(hù)破壞形式主要是由于項(xiàng)目地質(zhì)不同，存在很多種形式，以下對(duì)這些形式進(jìn)行分析。

3.1 巷道圍巖變形量大

煤礦深部巷道破壞問(wèn)題出現(xiàn)的主要原因就是巷道周邊土地結(jié)構(gòu)存在破裂的危害，如果存在破壞嚴(yán)重的情況，會(huì)導(dǎo)致非線性變形問(wèn)題的出現(xiàn)，煤礦深部資源無(wú)法有效地開(kāi)采和應(yīng)用。煤礦深部巷道周邊分布著大量的巖體材料，如果不能有效地處理，會(huì)導(dǎo)致周邊巖體損壞比較嚴(yán)重，導(dǎo)致巖體變形量過(guò)大，最終造成巨大的事故問(wèn)題。為了能夠有效地緩解煤礦深部巷道的變形問(wèn)題，一般需要應(yīng)用錨柱支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式，在航道周邊區(qū)域設(shè)計(jì)錨柱結(jié)構(gòu)，可以避免周邊巖體變形，具備較高的承載性能。

3.2 錨桿失穩(wěn)

在煤礦深部開(kāi)采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用錨桿、錨索聯(lián)合使用的方式，其可以有效地預(yù)防巷道周邊巖體損壞的情況。在具體操作環(huán)節(jié)，為了確保錨桿、錨索的應(yīng)用性能得到提升，設(shè)計(jì)人員要選擇合適的錨桿與錨索支護(hù)技術(shù)參數(shù)，提升其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能。如果煤礦深部巷道破裂的范圍比較大，而錨桿、錨索支護(hù)性能比較差，就會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，造成巨大的損失。煤礦深部巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)損壞很多都是因?yàn)殄^桿支護(hù)效果較差，進(jìn)而導(dǎo)致周邊巖體脫落的問(wèn)題，錨索、錨桿支護(hù)性能難以達(dá)標(biāo)，支護(hù)效果無(wú)法發(fā)揮出來(lái)。

3.3 巷道底鼓損壞

煤礦深部巷道開(kāi)采施工環(huán)節(jié)，因?yàn)橄锏赖撞课恢猛ǔ２粫?huì)設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，在底部應(yīng)力集中的情況下，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重的情況，開(kāi)采工作難以順利進(jìn)行。巷道底鼓是進(jìn)行煤礦深部巷道開(kāi)采的關(guān)鍵性位置，一般而言，如果巷道和工作面距離在100m的情況下，會(huì)導(dǎo)致巷道底鼓問(wèn)題的存在。在開(kāi)采實(shí)施環(huán)節(jié)，如果不能有效地處理上述問(wèn)題，會(huì)造成掘起后底的情況發(fā)生，嚴(yán)重影響開(kāi)采工作的效率和質(zhì)量，還會(huì)大大縮短巷道使用年限。因此，煤礦深部巷道設(shè)計(jì)工作人員在設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況采取必要的預(yù)防處理措施，進(jìn)行必要的底部預(yù)防處理，消除底鼓的問(wèn)題【2】。

4 煤礦深部開(kāi)采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)例分析

4.1 工程概況

某煤礦企業(yè)處在我國(guó)西部地區(qū)中，開(kāi)采深度可以達(dá)到1 100m左右，在具體開(kāi)采環(huán)節(jié)，某地區(qū)域內(nèi)的巷道損壞極為嚴(yán)重，在開(kāi)采范圍內(nèi)巷道需要進(jìn)行每年3次的維修。因?yàn)檎麄€(gè)開(kāi)采范圍內(nèi)，變電所供電無(wú)法達(dá)到正常使用的需要，嚴(yán)重阻礙了深部巷道開(kāi)采工作，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致支護(hù)安全無(wú)法保證。為了消除這些問(wèn)題，煤礦開(kāi)采單位在逐步進(jìn)行新掘巷道施工環(huán)節(jié)，要進(jìn)行巷道斷面優(yōu)化配置，一般確定為寬度3.8m、高3.6m。因?yàn)橄锏牢恢蒙系姆€(wěn)定性無(wú)法達(dá)標(biāo)，工作人員應(yīng)該進(jìn)行必要的維護(hù)與管理，可以改善原有拱形結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)用三心拱或半圓拱型的結(jié)構(gòu)形式。斷面優(yōu)化環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)高度尺寸控制，保證在3.5m以上。

為了能夠全面提高支護(hù)的安全性，避免過(guò)多維修，煤礦單位應(yīng)該選擇使用高質(zhì)量的支護(hù)施工材料，可以大大提升支護(hù)結(jié)構(gòu)的性能。因?yàn)槊旱V深部巷道開(kāi)采周邊巖體結(jié)構(gòu)變形比較嚴(yán)重，設(shè)計(jì)人員在明確設(shè)計(jì)方案的過(guò)程中，應(yīng)該合理選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，并且應(yīng)用高性價(jià)比的支護(hù)施工材料，以提升資源的利用率。此外，施工材料應(yīng)該使用統(tǒng)一性的，可以大大提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。一旦發(fā)現(xiàn)存在任何支護(hù)損壞的情況，及時(shí)與生產(chǎn)廠家聯(lián)系，并且及時(shí)采取必要的措施以提升結(jié)構(gòu)性能【3，4】。

4.2 支護(hù)與斷面設(shè)計(jì)

錨桿、錨索等支護(hù)方式是煤礦深部巷道開(kāi)采常用的方式，通過(guò)應(yīng)用這種支護(hù)方式能夠提升整體的結(jié)構(gòu)能力。在具體施工中，針對(duì)損壞嚴(yán)重的位置，則可以采用鋼絲網(wǎng)、鋼筋梯子梁等形式對(duì)其進(jìn)行支護(hù)。同時(shí)，還可以采用泥漿注入的方式在巷道周邊區(qū)域防護(hù)。

通常，錨桿需要選擇使用左旋螺紋錨桿材料，其長(zhǎng)度在2 300mm、直徑為23mm，錨索長(zhǎng)為6 200mm。錨桿間隔距離一般以850mm×1 100mm為宜，錨索間距與排距控制在1 700mm×2 100mm為宜。錨桿托盤通常需要應(yīng)用350mm×450mm×9mm的鋼板來(lái)制作支護(hù)結(jié)構(gòu)，可以全面提升護(hù)頂效果，錨索托盤應(yīng)用的是長(zhǎng)380mm的U18型鋼材料進(jìn)行制作，需要把鋼筋梁和金屬網(wǎng)來(lái)進(jìn)行護(hù)頂施工，然后進(jìn)行噴漿操作，并且要嚴(yán)格控制噴漿施工厚度。

從工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析可以發(fā)現(xiàn)，煤礦深部巷道開(kāi)采環(huán)節(jié)，進(jìn)行必要的巷道斷面優(yōu)化配置，可以提升開(kāi)采工作效率和質(zhì)量。從斷面的具體情況分析可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行必要的優(yōu)化，可以使內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)力更加均勻，使巷道承載性能得到有效的提升。巷道底角需要設(shè)置弧形的結(jié)構(gòu)形式，要隨時(shí)監(jiān)測(cè)周邊巷道內(nèi)部應(yīng)力變化情況。本次的煤礦深部巷道開(kāi)采環(huán)節(jié)，采用優(yōu)化斷面的形式，可以大大降低結(jié)構(gòu)的剪切應(yīng)力，底鼓問(wèn)題也得到有效的緩解，綜合效果比較好。

4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

為了能夠全面提升結(jié)果的正確性，在煤礦生產(chǎn)單位設(shè)計(jì)中確定為弧形底角的巷道斷面結(jié)構(gòu)形式。在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，可以將巷道斷面確定為直角形。在本次煤礦的開(kāi)采過(guò)程中，因?yàn)橄锏乐ёo(hù)參數(shù)和方式比較明確，進(jìn)行周邊巖體結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，可以使最終結(jié)果更加準(zhǔn)確。具體的數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表1。

表1 煤礦深部巷道巖體變形情況

煤礦深部開(kāi)采巷道周邊巖體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞的主要原因就是支護(hù)損壞，為了能夠全面提升支護(hù)結(jié)構(gòu)性能，設(shè)計(jì)人員要充分了解巷道周邊巖體結(jié)構(gòu)的變形量，適當(dāng)?shù)卦黾渝^桿長(zhǎng)度尺寸。此外，還應(yīng)該將巷道底部設(shè)置為弧形底角的形式，從而避免應(yīng)力集中的問(wèn)題出現(xiàn)，消除底鼓問(wèn)題，確保巷道更加安全和穩(wěn)定【5】。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，深入研究煤礦深部巷道開(kāi)采設(shè)計(jì)方式，可以提升開(kāi)采的工作效率和質(zhì)量，使開(kāi)采工作順利進(jìn)行，可以全面提升經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，促進(jìn)我國(guó)煤礦開(kāi)采領(lǐng)域的高速發(fā)展，推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步。