煤礦掘進巷道支護設計分析研究

煤礦開采事業迅猛發展的同時，礦井作業深度逐漸增加，受到地質條件、水文條件影響較大，可能導致煤礦掘進巷道中出現頂板破碎和變形問題，增加局部冒頂幾率，影響到施工質量。究其根本，是由于施工單位未能選擇合理的支護技術和方式，巷道頂板設計不符合要求，所選擇的頂板支護材料質量不符合施工要求，一旦操作不當將出現嚴重的安全事故。故此，應該加強煤礦掘進巷道支護設計和分析，選擇合理的支護參數和支護方式，針對其中存在的問題及時有效解決，為后續煤礦掘進巷道支護提供可靠依據。
　　1 煤礦掘進巷道支護相關參數分析
　　1.1 斷面形狀
　　煤礦掘進巷道支護中，斷面形狀參數的選擇十分重要，由于不同區域地質條件不同，煤礦巷道形態存在顯著差異，隨著施工巷道頂板壓力增加，可以發現相較于梯形和矩形巷道而言，拱形巷道承壓能力更強，但是由于巷道頂板容易破碎，后期維護難度較大，所以會對后續采掘作業活動順利展開帶來一定阻礙作用[1]。故此，充分結合區域實際情況，巷道掘進中選擇合理的支護方式和巷道形態，對作業活動全面監控，逐步提升巷道掘進效率，維護作業安全。
　　1.2 巷道支護參數
　　煤礦巷道掘進中，支護參數選擇是否合理對于巷道支護效果影響較大，需要進行充分的地質勘察來選擇合理支護參數，提升巷道圍巖穩定性，確保掘進活動安全有序進行。明確巷道掘進目標，整合與分析巷道支護參數基礎上選擇支護方法，促使巷道設計標準和實際情況相契合，維護巷道支護安全，帶來更大的經濟效益。
　　1.3 支護時間
　　支護時間選擇對于煤礦掘進影響較大，作業期間受到不同應力作用影響，巷道圍巖呈現塑性狀態，由于支護不合理加劇頂板破碎和變形問題，威脅到作業人員生命安全。在巷道掘進作業活動結束后，如果應力超過限定值，需要及時有效的對巷道安全維護。結合實際情況，選擇合理有效支護措施來降低壓力應力對巷道的破壞，維護巷道作業安全。
　　2 煤礦掘進巷道支護方式選擇
　　當前煤礦掘進巷道支護中，支護方式較為多樣，不同支護方式各有優勢和不足，應充分的進行地質勘察了解實際情況，選擇最佳的巷道支護方式。
　　2.1 棚式支護方式
　　棚式支護方式最初誕生于上個世紀90年代初，根據結構材料性質來選擇相應的棚式支護方式，主要包括金屬支架結構棚式支護、鋼筋混凝土鋼架機構棚式支護和混凝土結構棚式支護方式幾種。伴隨著煤礦生產技術水平不斷提升下，以往的混凝土結構棚式支護方式已經無法滿足實際需要，安全性不高，逐漸被淘汰。金屬支架結構棚式支護的剛性和柔性良好，操作便捷，適應性較強。但是，此種支護方式成本高，在一些地質構造復雜區域應用效果較差[2]。
　　2.2 砌碹支護方式
　　砌碹支護方式較為常見，實際應用效果可觀，具體可以包括澆混凝土支護、混凝土砌塊支護和鋼筋混凝土幾種支護方式。由于砌碹支護方式屬于被動支護范疇，工程量和施工強度較高，需要消耗大量成本，所以適用范圍較為狹窄，僅僅是在一些硐室和特殊巷道中應用。
　　2.3 錨噴支護方式
　　錨噴支護方式作為煤礦掘進巷道支護中常見支護方式，主要是借助錨索和錨桿進入巖石內部，有助于提升頂板結構穩定，強化巷道圍巖承載能力，最大程度上規避圍巖變形現象出現。煤礦巷道掘進期間，降低水流和和風等客觀因素的不良影響，切實提升巷道圍巖強度，保證巷道支護效果。
　　2.4 注漿加固支護方式
　　在煤礦掘進巷道支護期間，注漿加固方式的應用較為廣泛，可以借助高壓注漿泵施工，超前注漿鉆孔注射凝固液，促使巷道圍巖強度和膠結力度有所提升，以便于實現圍巖應力均衡分布。采用此種支護方式，可以大大提升圍巖承載力，獲得可觀的支護效果。
　　2.5 單體液壓支護結合鉸接頂梁支護技術
　　鉸接頂梁作為有重金屬材料，巷道支護中應用可以規避變形問題出現，優勢突出。通常在頂梁中間位置安裝柱子，嚴格把控各個支柱間距符合技術要求，促使支護支撐作用充分發揮。單體液壓支柱間距1m左右即可，由于單體液壓支柱獨立性較強，影響到整體支護效果，所以需要加強固定管理。這樣不僅可以提升圍巖結構穩定性和抗裂能力，還擁有良好發展優勢。由于鋼筋材料成本低，可以低成本、高回報，呈現廣泛的應用前景。
　　2.6 復合支護方式
　　復合支護方式在實際應用中，相較于單一支護方式而言，可以結合實際情況將兩種或兩種以上支護方式整合在一起，充分發揮不同支護方式優勢，提升圍巖結構穩定性。當前煤礦掘進巷道支護中所選擇的復合支護方式，以錨桿+錨索吊棚聯合支護方式為主，相較于單一支護形式而言支護效果更為可觀。但是，復合支護方式由于整合多種支護方式，勞動強度大，成本高，并且在具體支護中可能存在支護協調不暢問題，影響到支護效果。但是，在具體應用中可能出現滲漏問題，影響到巷道掘進作業活動順利展開。所以，應該定期巡查審核，加強掘進作業活動全面監管，以便于及時解決問題予以處理。液壓柱對巷道支護效果影響較大，可以替換液壓柱，對巷道支護有效處理，提升巷道安全性。具體施工中，對于樓頂問題，促使單體液壓支柱和柱子相結合，及時處理滲漏問題，提升巷道整體支護效果。
　　3 煤礦掘進巷道支護中的問題和解決對策
　　在煤礦巷道掘進期間，應該綜合分析支護參數，選擇合理的支護方式，對于巷道支護過程中出現的問題尋求有效措施，促使煤礦巷道掘進活動高效進行。就當前煤礦掘進巷道支護中的問題來看，主要是由于受到施工擾動壓力影響，巷道圍巖結構穩定性和表面膠結力度較差，在一定程度上增加圍巖破碎、變形幾率。圍巖變形和應力會導致巷道圍巖破壞，單一支護方式無法滿足作業需要，需要結合實際情況選擇合理支護措施。
　　在這個過程中，需要嚴格控制巷道圍巖應力分布，設計合理的掘進巷道形狀，改善巷道圍巖應力狀態，降低巷道圍巖變形幾率。掘進巷道支護期間存在的問題，應該綜合分析礦山地質數據，選擇合理的巷道支護方式，并適當增加支護力度，有效約束和控制巷道表面應力，在提升圍巖承載力同時，避免破碎帶朝著縱深方向發展，提升圍巖結構穩定性。與此同時，選擇復合支護方式，保證圍巖表面平滑，避免應力集中影響到掘進巷道支護效果。通過先進技術和工藝應用，巷道掘進支護技術不斷推陳出新，支護效果和適應性進一步提升，有助于掘進支護活動靈活展開，促使煤礦巷道掘進活動順利展開。
　　4 結論
　　綜上所述，伴隨著煤礦開采力度增加，煤礦巷道掘進過程可能受到客觀因素影響，受到外界應力作用，加劇圍巖破碎、變形，不僅影響到巷道掘進效率，還會威脅到巷道生產安全。所以，應該結合實際情況選擇合理的支護技術，提升煤礦掘進巷道支護效果。