煤矿井下巷道顶板遇软岩支护方式经济性分析

摘　要：对煤矿井下巷道顶板遇软岩支护方式和其经济性进行。首先总结巷道顶板的事故的分类和产生原因，然后针对产生的原因，给出巷道顶板遇软岩的支护原理。最后研究煤矿井下巷道顶板遇软岩支护方式并分析不同方式的经济性。分析研究表明，多方式联合支护方法是比较经济的方案。

关键词：煤矿；巷道顶板；软岩支护；经济性

      在煤矿的建设过程中，井下巷道遇软岩的支护，历来都是在巷道工程设计上的难题。因此，本文对不同的软岩巷道顶板的支护方式进行阐述，分析其各自的经济性，力求找到一种更优的软岩巷道顶板支护方式。图1为经过支护后的巷道示意图。

1 巷道顶板的事故分析
　　随着普采及综采技术的发展和事故预防技术及装备水平日益提高，虽然回采工作面的顶板的事故率出现逐年下降的趋势，但是巷道的顶板事故率却出现了一定程度上升。因此，为了能够减少巷道的顶板事故率，需要制定出一系列行之有效的事故防治方案，从而就要对巷道顶板事故成因和种类等进行深入了解，从而能够从根本上来对此类事故进行预防[1]。 
　　从巷道出现的顶板事故种类来看，巷道的顶板事故可以简单地分为以下几类： 
　　(1)由于镶嵌型的围岩坠矸造成的事故； 
　　(2)由于离层型的围岩片帮造成的冒顶事故； 
　　(3)由于松散的破碎围岩的塌漏而造成的抽冒事故； 
　　(4)由于块状的围岩的断裂而造成的冒顶事故； 
　　(5)由于软岩的膨胀变形而造成毁巷事故。 
2 巷道顶板事故的原因分析
　　2.1由于镶嵌型的围岩坠矸造成的事故的原因
　　(1)可能是由于在开工以前或者在放炮以后，由于无支护的空顶区进行敲帮问顶或者在找掉时候不及时和不彻底甚至违章操作等而对隐性的镶嵌顶板没有能够及时发现以至于不能采取有效的拯救措施[2]。
　　(2)可能是由于空顶的范围比较大而造成空顶的距离超过了作业规程所规定的规定值。而在工作面的节理裂隙进行发育时也没有采取及时有效的措施。
　　(3)可能由于炮掘的工作面的炮眼布置的不合理或者是由于装药量过大而造成迎头支架被崩倒或者被崩歪。
　　2.2由于离层型的围岩片帮造成的冒顶事故的原因
　　(1)由于工作面发生“伞檐”的离层断裂而往下方滑移从而产生劈帮。 
　　(2)由于对锚喷的巷道进行封闭或者因为锚喷的不及时及质量不合格，造成巷道容易受到漏雨或者被放炮震动等的影响，致使围岩被风化脱落。  
　　2.3由于松散的破碎围岩的塌漏而造成的抽冒事故的原因
　　(1)由于空顶区的范围较大, 或者破碎的围岩的悬露时间过长, 以及支护没能做到迎头等, 而造成了迎头的塌漏或抽冒。 
　　(2)由于迎头的支护区放炮而崩倒了迎头的支架造成塌冒,以及支架没能够插严和背实, 而造成了空顶和虚帮。 
3 巷道顶板遇软岩的支护原理
　　巷道顶板遇软岩的支护原理主要通过三个方面，第一，通过注浆或者通过锚杆技术来提高围岩的自身强度；第二，通过锚索来充分地调动其深部的围岩强度；第三，提高其自身的支护强度，从而可以阻止围岩发生蠕变[3]。 
　　巷道的顶底板与两帮组成其承载结构，因此顶板和底板、两帮是一个不能分割的完整系统。首先支承压力由两帮传递到底板，当巷道内两帮的岩体移动就会挤压原先已经破碎的岩层，从而引起破碎的岩体层发生滑移和剪胀，最后导致底鼓并加剧两帮破坏的速度。当顶板软弱时会下沉就造成两帮往巷道内进行移动，而如果两帮软弱时候，则会难以承受由顶板所传递来的压力，从而造成顶板的下沉。 
4 巷道顶板遇软岩的支护方式及其经济性
　　4.1 巷道顶板遇软岩的支护方式
　　(1)采用可缩性的金属支架进行支护  
　　因为在松软的岩层里巷道围岩容易发生较大的变形，因此可使用预留断面的可缩性的金属支架进行支护。目前我们国内普遍采用的金属支架分梯形、环形和拱形三种。在选择架型时要根据变形及压力等具体的指标进行确定。 
　　(2)采用锚喷进行支护  
　　在软岩巷道顶板采用的锚喷的支护主要包括向锚杆直接喷射混凝土与利用锚杆的钢筋网来喷射混凝土的方法。根据实际情况，在进行设计时，要对锚杆的类型及分布方式、巷道断面、喷层的厚度和钢筋网的规格等参数进行设定。 
　　(3)利用砌碹进行支护  
　　砌碹支护是自二十世纪六十年代以来一种主要的软岩巷道顶板支护方式。它具有承载力大和稳定性强的优点，而且如果料石中夹上可缩的垫层时，还能产生可缩变形。但因为碹体刚性较强，因此软岩巷道顶板的变形较大时不能用其支护。  
　　4.2 巷道顶板遇软岩的支护方式的经济性
　　我们按照8000元/米来对半煤岩巷进行掘进，4500元/米掘进煤巷，工字钢5000元/吨，进行砌碹支护所需的22螺纹钢300元/根，U型钢5500元/吨，混凝土256元/立方米。按照整条巷道5千米来计算，则第一种方式共需资金3256万元；第二方式需资金5840万元，第三种方式需4532万元，第四种方式最多需4935万元。
5 结论
　　本文分析了煤矿井下巷道顶板遇软岩支护方式和其经济性。首先总结了巷道顶板的事故的分类和产生原因，然后针对产生的原因，给出了巷道顶板遇软岩的支护原理。最后进入本文的核心内容：给出了煤矿井下巷道顶板遇软岩支护方式并分析了不同方式的经济性。分析研究表明，多方式联合支护方法是比较经济的方案。

参考文献:

[1] 孙玉宁，周建荣,韩春晓等.巷道顶板事故浅析[J].矿山压力与顶板管理.2005,22(1):36- 38.
[2] 刘永健，井巷砌碹支护的施工技术要点[J]江西煤炭科技报.2009(3):26-28.
[3] 宋礼军，砌碹支护的维修实践[J]能源与环境.2009(3):162-164.
[4] 路兴义，煤仓砌碹支护专用碹胎的设计应用[J]中国西部科技.2008,7(20):77-79.