程传让
榆林市榆阳区榆树湾煤矿 陕西榆林 719000
摘要：煤炭是我国最主要的一次能源之一，我国煤矿生产的主要形式是地下开采。近年来，随着综采技术的不断发展，煤矿开采深度以及开采强度不断提高，所面临的开采环境、地质问题也越来越复杂。在煤矿井下回采过程中需要挖掘大量的巷道，巷道的通畅以及围岩的稳定性关系着煤矿的生产稳定及安全稳定，为了保障煤矿生产稳定安全，需要安全可靠的巷道支护技术。同时，随着综掘机的发展与应用，掘进以及开采工作的效率提高，也需要更为规范高效、安全可靠的支护技术。
关键词：矿掘进工作面；支护技术；应用
引言
煤矿开采是在岩层巷道中进行的，矿山压力异常时很容易引发安全事故。相较于其他事故，顶板事故发生的次数最多。经大量统计发现，掘进工作面发生顶板事故的概率要远高于其他地方。这是由于在掘进时，工作面前方的岩层具有不确定性，很难采取有效措施预防事故的发生。因此，对掘进工作面的支护显得十分重要，应通过顶板支护提高顶板强度，降低事故发生的可能性。
1巷道支护技术
当井下巷道掘进一段时间后，巷道的自稳能力能够有效保证其不会塌陷，但这种能力也有其一定的极限值，因此需要在一定的时间内进行支护，从而保证巷道整体稳定性，以推进后续的相关工作开展。其中，巷道支护的主要目的为满足生产过程中的稳定性以及安全性需求，通过合理的技术手段，采用对应的材料来达到支护目的，从而促进后续工作的有序开展。现阶段，棚架支护很难满足社会生产需求，而锚杆支护由于其优势较为显著，已被广泛应用，锚杆支护能够使巷道的围岩稳定性有效提升，同时现在的支护一般通过金属以及某些特定的材料进行支撑，能够有效提升其支撑能力以及整体的稳定性。锚杆支护的主要功能为悬吊作用以及增强巷道的安全性能。在巷道的掘进过程中，如果不及时进行支护，很容易使围岩出现变形。因此，在巷道的支护过程中，有时还需要配合金属网以及托盘来增强其支护能力。此外，为了保证这些辅助的设备的支护有效性，需要根据岩体的力学性质分布进行改进，及时在指定区域安装锚杆，同时对其抗弯强度进行分析，进而保证整体掘进过程的稳定性。
2锚杆支护技术
2.1锚杆支护机理
锚杆支护的作用机理主要包括锚杆的悬吊理论、挤压加固拱理论以及组合梁理论等。锚杆的悬吊作用是利用锚杆将软弱不稳定的顶板或者破碎松动的岩石吊挂在软弱层或者松动区之外的巷道坚固稳定层，确保顶板或者破碎岩石不至脱落甚至坍塌。锚杆的挤压加固拱作用是指在掘进巷道支护过程中，对锚杆进行等间距布置并施加预应力，锚杆之间会存在挤压，形成压缩区域。当在拱形巷道中安装预应力锚杆时，锚杆形成的圆椎压缩体将交错重叠形成承压拱，既可承受上方破碎岩石的载荷，又产生环向应力，使围岩受压状态从单轴或者双轴变为三轴，改善了承压拱应力状态。
2.2锚杆支护方案设计
煤矿巷道锚杆支护在施工应用前首先需要进行支护方案的设计，利用工程类比法、理论计算法或者实测法，综合考虑煤矿生产实际情况以及相关规范对各项支护参数进行设计。其中，应用较广的工程类比法以及仿真分析都首先根据施工巷道围岩物理力学性质、结构特征、地质构造等对巷道围岩的状况进行分类，依据不同的围岩选择不同的基本支护形式。根据基本支护形式以及锚杆支护理论计算锚杆杆体直径、长度、间排距、设计锚固力、角度等主要支护参数，同时确定锚杆选用的材质、型号。其次根据锚杆参数对锚固剂进行选择，确定其他搭配设备的参数。
设计过程中依据初始设计、实施设计、矿压观测以及修改完善的设计流程，锚杆施工前需要进行拉力测试，以保障锚杆设计方案的科学可靠，同时谨慎使用新材料以及新技术，确保支护设计安全可靠、经济合理。
2.3锚杆支护施工过程
在锚杆支护施工过程中，首先根据施工设计方案进行施工机具、人员配备以及施工工序安排，待掘进以及临时支护完成后，严格按照安全规范进行敲帮问顶，然后在掘进巷道围岩上进行钻孔，并按照设计方案确定钻孔位置、钻孔角度、钻孔深度，确保钻孔质量，钻孔完成后再完成锚杆的安装。锚杆安装首先要装填树脂锚固剂，然后再装入锚杆杆体，利用锚杆钻机带动杆体旋转搅拌锚固剂到规定时间后等待固化，最后套上托板及螺母，拧紧螺母施加预紧力，完成锚杆的安装工作。
3顶板支护技术
在进行巷道掘进时，工作面前方顶板极不稳定，若不及时支护，很容易发生冒顶事故。这是由于巷道掘进破坏了岩层的原始平衡状态，在开挖区域会形成一个较大的应力释放空间，应力重新分布，导致某些区域出现了应力集中的情况。对巷道进行支护后，能提高围岩的局部稳定性，防止围岩大变形而引发冒顶事故。因此，在巷道开挖后，必须采取有效措施对开挖的空间进行支护，以减缓巷道变形，保证掘进的施工安全。顶板支护可分为临时支护和永久支护。临时支护的作用是维持工作面短时间的稳定性，而永久支护是为了保证工作面的长久稳定性。掘进工作面支护的重点是保证顶板的稳定性，防止出现冒顶现象。综掘巷道多采用液压支架进行临时支护，支护强度很大。在临时支护时，要选择合适的液压支架工作阻力，太大或太小都对顶板支护不利。若支架工作阻力过大，则可能会挤碎顶板，给后续支护带来极大的不便。若支架阻力过小，则巷道可能严重变形，导致巷道断面不能满足要求，需要重复施工。在进行长时间支护时，多采用锚杆加锚索联合支护的方式，在顶板比较破碎的情况下，可铺设一层金属网。很多煤矿也采用放炮的形式进行巷道掘进，这时要保证对顶板的有效管理。在放炮掘进时，要注意把握放炮时的空顶距，空顶距过大或过小对于放炮都是不利的。若空顶距过大，则可能会导致工作面顶板大面积崩塌，使得巷道成型率低；若空顶距过小，则放炮时的碎石可能会崩到液压支柱。这就要求在放炮时要时刻注意顶板岩层的状态变化，并根据实际情况选择合适的处理方式。若在放炮后工作面发生大面积冒顶，应撤出掘进巷道，在安全位置等待，待确认安全后方可进入巷道进一步施工。由于掘进巷道一般比较长，为了提升巷道管理的有效性，需将巷道分为多段进行管理，每段分别指派1个责任人。责任人的主要任务是巡视巷道的实时情况，查看是否存在异常状况。此外，更新掘进支护的设备和工艺能有效提升工作面的支护水平。随着煤矿开采技术的发展，一些掘进设备和支护设备的性能也得到了显著提升。这就要求煤矿企业不断学习，解放思想，大力引进一些新的技术与理念，只有这样才能提升煤矿生产的效率和安全。矿井支护的本质是采用一些支护设施减小矿山压力对巷道的影响，保证煤炭开采安全进行。在进行矿压管理时，还需要借助一些先进的矿山压力监测设备。
结语
综上所述，掘进工作面锚杆支护的设计对于企业的发展极其重要。作为矿井发展的核心项目之一，有效性、安全性是巷道掘进工作的主要目标，因此，企业应当不断创新，选择以先进的锚杆支护技术以保证后续工作的有效推展，为企业创造更多的经济效益。
参考文献
［1］王凯.工作面支护技术及安全高效开采研究［J］.江西化工，2019(3)：139-140.
［2］靳玉成.矿山井下工作面支护技术与安全高效开采［J］.中国金属通报，2019(1)：67.
［3］王登科，杨鲁振，焦浩，等.煤矿井下工作面支护技术与安全高效开采［J］.山东工业技术，2018(15)：76.
［4］杨勇.煤矿井下工作面支护技术与安全高效开采［J］.山东工业技术，2018(7)：77.