掘进巷道支护方案优化设计研究获奖科研报告

掘进巷道支护方案优化设计研究获奖科研报告摘要：目前我国经济发展迅速，矿企为我国发展做出了很大贡献。作为采矿工程中最重要的运输通道，巷道的安全性直接决定了工程能否高效顺利的进行。若工程巷道存在安全隐患，将会严重威胁到后期采矿工程的顺利进行，从经济层面上讲，会造成严重的经济损失;从安全层面上讲，会危害作业人员的生命安全。所以，无论从哪个层面上讲，针对采矿工程巷道掘进和支护技术应用的研究对于采矿事业的发展至关重要。文章从巷道掘进和支护技术的用途、现阶段的发展程度出发，分析各方面的技术要点和施工过程中的注意事项，希望能够对我国采矿事业有所帮助。

关键词：掘进巷道;支护方案;优化设计

引言

在煤矿开采过程中，巷道的掘进与支护作为煤矿生产中心环节，同时也是关键关节，能否保证巷道掘进与支护的质量，直接关系到煤矿的生产效率。但巷道掘进与支护往往容易受到诸多因素所影响，其中主要包括支护技术、施工设备、以及地质条件等，而巷道空间主要以周边煤层与岩体为基础，通过支护保护巷道空间，为煤炭运输与开采提供了重要的保障。

1巷道支护技术的相关概述

巷道支护技术又可以细分为围岩支护、围岩加固以及多元支护技术等。其中围岩支护主要是通过金属支架来对巷道围岩表面进行支撑，以此来缓解围岩变形的压力，是一种被动的支护方式，也是临时的支护方式。由此可以看出，如果井下掘进过程中，长时间采用围岩支护的方式，会存在着安全隐患。围岩加固就是通过锚杆锚索钻孔的方式来对围岩的内部进行加固，从而缓解了围岩的变形时间，是一种主动支护的方式。而多元支护技术是利用多种支护技术的综合体，如锚索+锚杆+锚注的方式，来对围岩进行保护。因此不同的项目，还可以根据自己的实际情况选择合适的巷道支护方式。

2煤矿巷道施工及相关注意事项

钻眼爆破法作为岩石巷道中常见的方法，在煤矿开采作业中发挥着重要的作用。对于每层中间的巷道而言，为了保证其作业质量，此时可选用多台煤电钻展开相应的作业。在相关作业过程中，施工单位要合理规划设计巷道的位置，确保巷道位置的准确性。并在当前工作的基础上，强化施工方面的管理，做好施工方案设计。在实际的爆破过程中，应当结合具体实际情况，合理选择爆破参数，其中包括钻孔倾斜、装药形式、钻孔深度等。为了实现巷道快速掘进，则需要合理安排好支护、装岩、爆破三个工序之间的关系，在煤巷施工过程中，尤其进行钻眼操作时，必须将其放在特定的高度，引起足够的重视，并对炮眼之间的距离进行严格控制。基于当前这种情况下，工程师需要在平面掘进施工图中合理设计炮眼及参数。同时，炮眼选择要结合巷道实际情况而定。与岩层相比较而言，煤层相对较软。在掘进作业过程中，一般主要选用单向掏槽方式，但需要引起注意的是掘进作业要结合当地地质条件的实际情况，合理设置炮眼的深度。如果巷道断面较小的情况下，可选择复合掏槽式进行掘进。随着掘进不断深入，遇见程度较深炮眼的情况下，此时需要根据实际情况而定。如果煤层中间存在较软的夹层，应当预先进行在软煤层进行掏槽作业，并布置3个倾斜角度处于60°～90°之间的掏槽。如果巷道断面较小，无需炮眼进行辅助作业。钻眼爆破法作为煤矿巷道掘进重要的方法，在具体作业过程中发挥着重要的作用，有助于实现对煤炭资源的合理开发利用。同时，要保证在当前过程中，及时将掘出的煤运输出去。由于装煤需要消耗大量的劳动体力，通常主要运用ZMZ型装煤机辅助作业，而ZMZ类型的装煤机主要通过履带式行走的方式运输煤，尤其在矿山狭窄的环境中，具有一定的灵活性，同时还具备高效持续性强等优点，致使其得到了广泛的应用。

3采矿工程巷道支护技术的应用

3.1砌碹支护技术应用

一般砌碹支护技术的应用组成大部分是料石、混凝土砌块以及钢筋混凝土等。砌碹支护技术大多是应用在煤矿巷道施工的早期，其主要的特点是加固性极强，并且技术应用较为简便，但其应用过程中因其属于被动刚性支护，需要耗费大量的人力进行，这也就使其施工进度较为缓慢，适应性也较差，对人力成本和时间成本要求较大，导致其应用范围受限。

3.2混凝土支护技术要点

作为运用最广泛的一种支护方法，混凝土支护技术由于支护效果良好，广受施工人员青睐，其技术要点也备受关注。第一，不能随意决定混泥土设备的位置，需要综合各种因素进行考量，保证设备布置的合理性。第二，施工过程中，施工人员应该在设计图的指导下安装相关构件，切忌融入过多个人想法，施工作业必须完全满足施工规定和设计要求，细节部分更要多加注意。第三，金属网的强度也应该成为施工人员关注的重点，其对最终的支护效果影响重大。

3.3锚杆支护技术的应用分析

通常情况下，所谓的锚杆支护主要对破碎的围岩进行加强，通过锚杆支护技术可以更好的对围岩上出现的破碎带、裂纹进行更好的控制。尤其当锚杆支护采用以后，极大的保证了支护区围岩的完成性，同时煤矿巷道稳定性也得到了有效的保证。此外通过锚杆支护技术的应用，使得围岩周围应力转移到围岩深部，在一定程度上有助于分散巷道周围的应力。在面对软岩回采巷道时，此时为了保证实际的支护效果，此时需要选择多种方式联合进行支护。具体主要体现在以下方面内容：其一，运用支护网强化巷道围岩，同时可选用组合梁连接锚杆对那些较为薄弱的地方进行支护。通过当前这种支护方式的运用，使得巷道围岩刚度得到了保障，对巷道周围破碎区很好的控制。其二，为了实现支护效果的最优化，通常情况下可以进行二次支护，以此来对巷道进行加强支护。在实际的支护过程中，一般情况下可以选用一定的柔性支护，通过当前这种设计方式，可以保证围岩发生破裂的情况下，有助于在最短的时间内将围岩破裂产生的能量进行释放，进而降低安全事故发生的几率，不仅可以保证相关作业人员的安全，同时也降低了对煤矿企业的经济损失，保证煤矿企业安全生产。

为最大程度化发挥锚杆支护作用，则需要在巷道支护过程中，严格控制好锚杆配件的质量。当围岩应力较大的情况下，此时可利用专业的锚杆螺母代替普通的锚杆螺母。通过当前这种设计方式，可以保证锚杆支护效果的最大化。在具体的应用过程中，为了避免锚杆的托板因受力过大而造成变形破坏，则需要注重提升锚杆支护效果，具体主要通过对锚杆托板进行加厚处理实现。当锚杆支护结束后，根据具体支护的需要，应当对锚杆支护效果进行检验，在实际的检验过程中，相关技术人员要注重动态监测技术的应用，同时要严格按照检验流程进行操作，主要对锚杆受力状况进行实时监测。可以及时发现锚杆支护过程中存在的问题，同时根据实际监测的结果，有针对性量作出相应的改进。锚杆支护失效在支护过程中较为常见，为了避免更多的锚杆失效，则需要采取有效的补救措施。

结语

随着市场的需求和工业生产规模的不断扩大，煤矿产业的开采深度与开采量也在不断的提高。深度的增加和产量的提升也为煤矿生产施工带来了更多的挑战，特别是巷道掘进施工和支护技术的应用需求以及应用难度也越来越大。同时煤矿巷道掘进施工与支护技术所受环境因素、地质条