摘 要:随着煤矿企业的深入开采,煤炭资源不断减少,尤其是浅层煤炭资源,煤炭正由浅煤层向深煤层开采,随着深煤层的开采,对于软岩支护技术的要求越来越高,但软岩巷道支护技术并不理想,本文就煤矿软岩巷道工程支护的研究现状进行了分析,并对煤矿软岩巷道工程支护技术的未来进行了展望。
关键词:煤矿;软岩巷道;支护;研究现状;展望
软岩巷道作为煤矿软岩工程的重要构成,对整个煤矿的生产安全具有重要的作用,而煤矿软岩巷道问题已成为煤矿生产与建设的一个重大难题,在每年的中国煤炭业巷道掘进量中,1/10之上的巷道是软岩巷道,多年的煤炭开采中,浅层煤炭资源不断减少,深层煤炭资源开采不断增加,使得深层煤炭开采中的支护问题越来越受关注,软岩巷道的支护问题直接关系着煤矿的生产安全与员工的人身安全。
一、煤矿软岩巷道工程支护的研究现状
(一)国外煤矿软岩巷道工程支护的研究现状
煤矿的软岩巷道技术一直是世界所关注的难题,目前国际上对软岩巷道技术也进行了大量研究,如美国学者在上世纪九十年代提出了软岩巷道工程的锚杆支护技术法,该技术认为煤矿软岩的矩形巷道顶板位置具有三类破坏形式,并运用边界元法对三类破坏形式的影响因素进行了研究,以分析锚杆的作用;又如澳大利亚学者在地质力学的评估基础上,提出了锚杆支护技术法,并通过数值模拟软件对整个支护过程进行了设计优化;还有些学者通过工程实践,认为软岩巷道适于分布措施,在必要的时候,可采取提前加固的方法,这在很多煤矿巷道工程当中获得了成功。
(二)国内煤矿软岩巷道工程支护的研究现状
从上世纪六十年代之后,国内煤矿的软岩巷道技术受到了关注,在七五与八五中,软岩巷道的支护技术被列入了煤炭科技发展的规划当中,而且二次支护理论在实践中形成,使得煤矿巷道更为坚固,形成了加固承载,近些年,平顶山及淮南煤矿区的软岩回采巷道施工当中,就运用了二次支护的措施,其支护效果良好,随着软岩巷道技术的深入研究,软岩巷道技术获得了较大进步,促进了国内煤炭业的发展,但国内的煤矿软岩巷道技术还并不完善,仍存在较多的问题。如软岩巷道技术的推广有待加强,仅有少数的煤矿单位真正系统地掌握了先进软岩巷道技术;地质勘察资料不足,无法有效满足软岩巷道工程的支护设计要求,尤其是膨胀性的软岩地质资料;还有些软岩巷道设计的基本理论还需要进一步深化研究,特别是软岩巷具有变形时效性及受压非对称性等特点,这使得煤矿软岩巷道的支护面临较多的问题,因此,需要加强煤矿软岩支护技术的研究,一些软岩地应力的测试法也需要进一步加强,尽管一些测试技术获得了成功,可精度上仍然需要进一步研究。
二、煤矿软岩巷道工程支护的展望
(一)采取合理的煤矿软岩巷道支护措施
在传统煤矿巷道支护措施中,主要采取的是型钢支护,该支护措施是被动支护,通常不能及时地支护住围岩,围岩蠕动比较大,容易出现支架失稳现象,很多巷道工程采取了锚网梯索的支护措施,这一定程度上有效解决了失稳现象,但锚网梯索技术并不完善,在软岩巷道中,其支护存在困难,需要采用组合支护,把注浆加固、锚网梯索及打锚索梁等措施联合支护,从被动支护变为主动支护。对于服务时间长及破坏时间长的软岩巷道,要综合治理,水沟要及时清理,防止底板泥岩受到水的影响,从而出现膨胀现象。同时,加强煤矿软岩巷道技术方面的理论研究与工程实践,有效解决巷道支护技术中所遇到的施工规范及设计密度等问题,如对巷道围岩中的应力降低措施进行研究,可预防软岩巷道应力集中问题,对巷道支护形式进行研究,可不断对其形式进行改革与创新,以降低巷道支护的成本,对巷道中的水进行综合治理,能有效解决围岩的软化问题。
(二)加强煤矿软岩巷道支护技术相关规范的系统化实施
有关煤矿软岩巷道支护技术方面的规范还未系统化,一些研究成果和煤矿基层单位的巷道工程人员联系不密切,没有形成系统化的软岩巷道技术规范,我国正在加强这方面政策的出台,未来煤矿软岩巷道技术会更加规范与系统,如巷道支护技术施工指南的出台,此类支护技术规范的出台,可让煤矿企业的巷道支护工程有章可循,让煤矿支护过程更为规范科学,软岩巷道支护更为坚固,这也是软岩巷道技术成果集中的体现,软岩巷道技术系统化的实施,可有力地推动煤矿软岩巷道技术的科学规范化发展,可促进煤矿企业的安全生产,确保企业员工的人身安全。
(三)加强煤矿软岩巷道技术的产业化与信息化
为了促进煤矿业的市场经济要求,加强煤矿软岩巷道先进技术的提高是有必要的,软岩巷道技术可解决煤矿生产中的软岩问题,保证煤矿的生产安全,而且随着股份科技企业及高薪技术企业等经济实体的涌现,煤矿企业有必要实施产业化的软岩巷道工程技术。除此之外,随着信息技术的快速发展,软岩巷道技术不断加强信息化,关于煤矿软岩资料方面的信息库在快速建设中。计算机软件的广泛应用,也推动了工程力学方面的发展,与传统工程中的力学设计与类比设计有所不同,不仅仅限于参数设计,通过工程力学还加强了力学的对策设计及工程的优化设计等,其巷道技术设计也更为高级及系统化,软岩巷道设计软件的出现,会使得国内煤矿软岩技术得到提升,而且利于巷道技术的广泛推广及应用,软岩巷道技术水平会大幅度提升,这会为国内煤矿工程的建设做出较大贡献。
三、结束语
软岩巷道技术已成为煤矿企业生产中的重要安全技术措施,对巷道支护进行研究,获得良好的实践经验,可有效确保国内煤矿企业的生产安全,特别是国内地源辽阔,各地煤矿软岩的岩性差别比较大,加强各种软岩支护技术的研究,可有效预防软岩问题,确保软岩巷道的安全,尤其是煤矿巷道支护正由单一支护向联合支护转变,这一定程度上提升了国内巷道支护技术水平,软岩巷道作为煤矿软岩工程的重要构成,对整个煤矿的生产安全也具有非常重要的作用,加强煤矿软岩支护技术方面的研究是很有必要的。
参考文献:
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作者简介:张春雷(1985-),男,汉族,籍贯:黑龙江省齐齐哈尔市,研究方向:煤矿巷道软岩支护。
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