良相煤礦支護技術改革的探索及實踐

良相煤礦的地質條件比較復雜，且煤層比較松軟，頂板的巖性較為脆弱，抗壓強度較低，很容易發生斷裂問題。良相煤礦的底板為泥巖，遇水會發生膨脹問題，加快了巷道的變形速度，降低了掘進效率，加大了維護難度，也增大了維修成本。
　　 1 煤礦生產支護的意義
　　煤礦支護直接影響著煤礦的開采效率，我國煤炭行業中用于支護方面的木材可以達到400萬噸左右，鋼材接近50萬噸，加上水泥以及各種制成品等，每年需要的直接費用可以達到20 億元人民幣。由此看出，煤礦支護技術直接影響著企業的經營效果。
　　 2 煤礦地質條件
　　 2.1 礦井地質條件
　　良相煤礦礦井總共包含煤5層，被命名為3上、3、5 上、5下以及6煤層，其中5下煤層間距較大，屬于可開采煤層。且3號煤層大部分出現斷失，僅局部可開采，其余為不可開采煤層。
　　 2.2 圍巖抗壓強度測試
　　技術人員對圍巖進行取樣，并進行相關的抗壓強度測試，5 下煤層呈黑灰色，主要為粉煤，偶見細條帶狀，結構比較復雜且穩定。煤層厚度為6.1m，平均厚度為2.1m。煤層直接頂為碳質泥巖與泥巖，基本頂為粉砂巖，砂質泥巖，直接底為砂質泥巖與泥巖，老底為粉砂巖。
　　 3 煤礦支護設備分析
　　綜采工作面的代表性支護設備便為液壓支架，其不但包括整架通用的技術條件、液壓支架參數，還包括特殊液壓支架條件、無縫鋼管等材料的焊接施工、密封元件、液壓系統以及閥管路輔助件等系列的使用標準。
　　錨桿支護屬于十分有效的支護方法，且理論的研究有效推動了支護技術的廣泛推廣與應用。通過錨桿支護方法可以將巷道開挖后的圍巖受力狀態轉變為三向受力狀態，提高了自身的承載強度與能力，可以達到進一步控制圍巖的目的。在巷道掘出后，技術人員應及時安裝錨桿，并施加足夠大的預緊力，對圍巖進行徑向約束，確保巖石可以承受三維應力的作用，在提升圍巖承載強度的基礎上提升錨桿與承載層支護體系的整體承載能力。隨著礦井支護技術的快速發展，井下開采的主要方向便是連續開采，跨度變為幾百米甚至幾千米，巖體變形范圍不斷擴大，對此，錨桿類支護的擠壓加固作用不在重要，無法滿足實際開采需求。除此之外，在煤礦支護期間，單體液壓支柱、滑移支架、乳化液泵站以及金屬頂梁等均屬于支護設備，且隨著綜采的不斷普及，單體液壓支柱以及金屬頂梁的使用頻率也在下降，其主要被用于超前支護以及中小煤礦炮采工作面支護過程中。
　　 4 圍巖抗壓強度測試
　　通過表1可以得知，5 下煤層為碳質泥巖，厚度范圍為0.57 至2.22m，基本頂為粉砂巖與泥巖，厚度范圍在4.9 至16.04m之間。由此看出，直接頂與基本頂均為抗壓強度較差的巖層，穩定性較低，不利于進行支護。
　　 5 巷道斷面支護參數設計
　　為了有效掌握5下煤層圍巖的實際移近情況，技術人員在結合架棚支護方案的基礎上結合各種支護方式有缺點與良相煤礦的條件，在5下煤層中增加了錨網索聯合支護巷道斷面。一方面原有的架棚采用礦用工字鋼支護梯形架棚巷道的支護方式，其凈高為2m，內徑為2.4m，幫頂采用聚乙烯黑塑料進行。
　　另一方面，錨網索聯合支護矩形巷道凈寬為3.2m，凈高為2.6m。錨桿采用20×2200mm規格，頂間排距為800×800mm。同時，使用高強度預應力錨索，頂板進行雙排布置，間距為1500×2400mm。金屬網選擇利用直徑為4mm的冷拔絲支撐網格為40mm，頂網格為900×3000mm，幫網規格為900×1000mm。
　　 6 圍巖變形觀測
　　技術人員利用十字測量法觀測架棚巷道的表面位移，按照兩條測布置測點，水平測線的距離代表了水平方向巷道的變形數值，豎直測線的距離代表巷道頂底板的變形數值，在掘進巷道時開始，連續觀測三個月。采用十字測量法觀測錨網索巷道的表面位移，水平測線代表了巷道頂底板的變形量，豎直測線代表巷道兩幫變形量，各測點到中心的距離代表兩幫壓力的大小以及頂板的下沉量。在掘進期間及時布置各測點，并由掘進巷道時開始，連續觀測三個月。
　　 7 圍巖變形觀測結果
　　技術人員觀測不同支護條件下巷道圍巖的變形情況，得出架棚支護與錨網索聯合支護下巷道圍巖的變形特點。觀測可知，錨網索聯合支護下頂底板移近量與兩幫移近量比架棚支護下的圍巖變形量小，且可以有效減少頂底板相對移近量與兩幫相對移近量，具備較好的支護效果。
　　 8 結束語
　　良相煤礦的地質條件比較復雜，圍巖較易破碎且頂底板極易發生斷裂問題，針對此技術人員提出了利用錨索聯合支護的方案，煤礦生產企業采用錨網索聯合支護技術可以減少約73%的巷道兩幫相對移近量，得出錨網索聯合支護方法可以更好的控制巷道的變形問題，提高了巷道掘進工作的安全性，確保了煤礦開采的安全性與穩定性。