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[摘 要]煤炭资源开采由浅部向深部发展是一个必然趋势，进入深部开采阶段，遇到的问题之一就是地应力水平升高引起的巷道维护困难，为更好的保障安全生产，对矿井巷道支护提出了更高要求。对此，介绍了几种典型的难支护巷道，分析了它们的围岩变形破坏特征，并提出了相应支护对策，以供同行参考。
[关键词]煤矿巷道；支护；难题；对策
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）19-0305-01
1、前言
支护巷道是煤矿开采过程中的一道重要工序，它是确保煤矿安全开采的关键。各矿井长期开采，矿井煤炭资源量必然不断减少，煤矿开采的地质条件也会越来越复杂，这就给矿井巷道支护工作提出了更高要求，特别是当矿井煤炭资源开发进入深部开采阶段后，面临的巷道支护问题将会更多，如高地应力引发巷道大变形，断层褶曲较难支护等。若巷道支护不到位，必然会影响到巷道安全、高效掘进，以致影响到企业经济效益，因此研究煤矿巷道支护的难题及对策迫在眉睫。
2、煤矿巷道支护理论
2.1 围岩强度强化理论
该理论的提出是建立在巷道锚杆支护技术基础之上的，锚杆支护一方面可以通过改变围岩的应力状态来增加围压，从而达到提高围岩承载能力的目的；另一方面还能有效提高被锚岩体性能，强化锚固区域岩体的峰值、峰后及残余强度。
2.2 新奥法支护理论
该理论应用下的支护原则主要包括以下几点：一是进行煤矿巷道的光面爆破；二是使用锚喷支护，对隐患区域周边的围岩进行加固，提高围岩自身的承载力；三是在存在安全隐患的巷道区域喷射混凝土，对巷道周边区域实行密贴支护。
2.3 松动圈支护理论
该理论认为煤矿巷道在开挖过程中，会在巷道周边围岩上形成一个松动圈，围岩的变形程度主要取决于松动圈的膨胀程度。松动圈支护的对象是围岩破裂时膨胀变形的岩体，该防护技术根据围岩的分类提出了各具针对性的支护形式。
2.4 联合支护理论
该理论应用的核心是改变以前各种防护技术所采用的通过提高支护体的刚度来控制围岩变形的方式，将刚柔有机结合，形成了对巷道的稳定支护。该理论下的支护技术被广泛应用于较为复杂的巷道中，但由于当前煤矿巷道围岩条件日渐变差，各煤矿对该理论支撑下的支护技术应用得也越来越少。
3、煤矿巷道支护的难题及对策
3.1 高应力巷道
围岩应力与围岩强度是影响巷道破坏的两个重要因素，当围岩应力比围岩强度大时，巷道围岩易发生失稳现象，造成巷道破坏。由此可见高应力巷道极易发生巷道破坏。
（1）高应力巷道变形破坏特征分析
首先可将高应力巷道大致分为：深埋高应力巷道、构造高应力巷道以及采动高应力巷道。由于巷道受内部高应力的作用，会使煤岩体的实际变形特性产生变化，具体主要表现为：①在高地应力的影响下，巷道围岩会从脆性变形逐步转变为塑性变形，这样对于那些深部坚硬围岩来说，软岩变形特性特性将会更加明显；②巷道围岩时间效应明显，流变特性显著，会呈现出很大的累积变形量，持续的大变形会增加围岩控制难度；③部分高强度、冲击倾向性强、具有较大脆性的围岩，在高应力的严重影响下，会呈现出更加显著的动力冲击破坏特性，易突然发生巷道破坏，瞬间摧毁围岩，震动大，巨响大。
（2）高應力巷道支护对策
可通过下列三种途径来控制高应力巷道围岩。把围岩应力想方设法的降低，首先应科学布设巷道，让巷道处于基础地质条件较好的区域，其次可借助人工卸压法，来降低巷道围岩应力，再者可通过强化巷道内支护，可让一些U型钢、工字钢、钢管混凝土等直接支护体，直接支护于巷道围岩表面，以更好地抵抗受内部应力向巷道内变形收敛。加固围岩，可借助锚杆、锚素以及注浆等方式来加固支护围岩，以增强围岩自身自承载能力，对围岩变形破坏进行有效控制。
3.2 软岩巷道
随着我国西部煤炭资源开发力度的加大，软岩巷道的数量大大增加，软岩巷道围岩变形速度快、变形量大、持续时间长，给巷道支护带来极大困难。
3.2.1 软岩巷道类型
对于软岩，多位学者给出不同的定义，中国矿业大学（北京）何满朝院士提出了工程软岩的概念，即软岩是指在工程力的作用下，能够产生显著塑性变形的工程岩体。一般说来，软岩具有软弱性、可塑性、膨胀性、崩解性、流变性以及工程扰动性等工程特性。软岩巷道大体上可分为4大类：低强度软岩、膨胀性软岩、破碎软岩、高应力软岩。
3.2.2 软岩巷道变形破坏特征
软岩巷道围岩变形特征主要表现在以下4个方面：一是围岩来压快，变形速率高。围岩从揭露到变形时间间隔短，巷道开挖后，有时还未来得及进行支护，围岩已出现显著变形，断面明显减小；二是巷道变形大，变形持续时间长。围岩受扰动范围大，流变性显著，变形难收敛；三是某些软岩具有明显的膨胀特征，极易发生底鼓变形；四是对水、风、压力、震动等外界因素反应敏感。
3.2.3 软岩巷道围岩控制对策
（1）优化巷道位置，选择合理的支护断面在软岩地层中布置巷道，尽可能选择岩性较好的岩层，尽可能避开高应力区。尽量选择拱形、马蹄形、圆形、椭圆形断面，预留一定的变形空间。
（2）提高围岩的整体强度。低强度是软岩的一个基本特征，也是软岩支护困难的主要原因，因此提高围岩强度是解决软岩支护的根本途径。锚杆支护和注浆加固是提高围岩强度的两种主要方式，锚杆支护可以提高围岩强度和变形特性，阻止围岩的塑性流动；注浆可改变围岩的工程特性，增强其强度和整体性。
（3）及时封闭和支护围岩。基于软岩的变形特点，需要及时采取工程措施对围岩进行保护，如及早切断水源、及时排水、喷浆封闭顶帮、水泥硬化底板等，以隔绝水、风等对围岩的软化作用。尤其对于含有黏土类矿物的膨胀型软岩来说，隔水最为重要。同时要及时支护围岩，第一时间将控制围岩变形的手段用上去。
3.3 冲击地压巷道
随着各矿井开采年限的增加，开采深度越来越深，近年来发生的各种冲击地压事故不断增多。冲击地压事故危害性巨大，具有十分复杂的发生机理，且影响因素较多。
（1）冲击地压巷道来压特征
①来压剧烈，存在显著的动力特征。一般顷刻间就可摧毁几十米的巷道，可抛出几十吨，甚至上百吨的煤岩体，可瞬间堵塞巷道断面。②突发性强，来压前征兆不明显。时常会突然发作，像爆炸一样。③破坏性大，当冲击地压爆发时，通常会伴随着放出大量冲击能量，导致巷道闭合，严重损毁设备甚至引发人员伤亡。
（2）冲击地压巷道支护对策
由于巷道高应力，严重冲击载荷，巷道围岩力学特性以及支护情况等因素，都会影响到巷道冲击地压的发生，因此，可从这四个方面着手来控制冲击地压巷道：①应避开高应力区来布设巷道；②选用合理的卸压方法，来有效降低围岩应力；③对围岩改性，让围岩更完整，减弱围岩冲击倾向性；④科学选用巷道支护形式，合理布设巷道支护参数，以强化巷道支护。在实际生产中，在支护冲击地压巷道时，应坚持高承载能力原则、柔性支护原则、稳定性原则、整体性原则来支护巷道。
4、结语
由于各煤矿开采区的地质存在一定程度上的差异，所以必须根据煤矿巷道的实际情况，运用适合的支护理论和支护技术。当前使用较多、效果较好的锚杆支护技术，不仅能有效增强围岩强度，还在很大程度上保证了采煤的安全性。
参考文献
[1] 康红普，王金华，林健煤矿巷道支护技术的研究与应用[J].煤炭学报，2010，11：1809-1814
[2] 弱长志野三家子煤矿巷道锚杆支护应力、位移数值模拟分析[J].辽宁工程技术大学，2012.
[关键词]煤矿巷道；支护；难题；对策
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）19-0305-01
1、前言
支护巷道是煤矿开采过程中的一道重要工序，它是确保煤矿安全开采的关键。各矿井长期开采，矿井煤炭资源量必然不断减少，煤矿开采的地质条件也会越来越复杂，这就给矿井巷道支护工作提出了更高要求，特别是当矿井煤炭资源开发进入深部开采阶段后，面临的巷道支护问题将会更多，如高地应力引发巷道大变形，断层褶曲较难支护等。若巷道支护不到位，必然会影响到巷道安全、高效掘进，以致影响到企业经济效益，因此研究煤矿巷道支护的难题及对策迫在眉睫。
2、煤矿巷道支护理论
2.1 围岩强度强化理论
该理论的提出是建立在巷道锚杆支护技术基础之上的，锚杆支护一方面可以通过改变围岩的应力状态来增加围压，从而达到提高围岩承载能力的目的；另一方面还能有效提高被锚岩体性能，强化锚固区域岩体的峰值、峰后及残余强度。
2.2 新奥法支护理论
该理论应用下的支护原则主要包括以下几点：一是进行煤矿巷道的光面爆破；二是使用锚喷支护，对隐患区域周边的围岩进行加固，提高围岩自身的承载力；三是在存在安全隐患的巷道区域喷射混凝土，对巷道周边区域实行密贴支护。
2.3 松动圈支护理论
该理论认为煤矿巷道在开挖过程中，会在巷道周边围岩上形成一个松动圈，围岩的变形程度主要取决于松动圈的膨胀程度。松动圈支护的对象是围岩破裂时膨胀变形的岩体，该防护技术根据围岩的分类提出了各具针对性的支护形式。
2.4 联合支护理论
该理论应用的核心是改变以前各种防护技术所采用的通过提高支护体的刚度来控制围岩变形的方式，将刚柔有机结合，形成了对巷道的稳定支护。该理论下的支护技术被广泛应用于较为复杂的巷道中，但由于当前煤矿巷道围岩条件日渐变差，各煤矿对该理论支撑下的支护技术应用得也越来越少。
3、煤矿巷道支护的难题及对策
3.1 高应力巷道
围岩应力与围岩强度是影响巷道破坏的两个重要因素，当围岩应力比围岩强度大时，巷道围岩易发生失稳现象，造成巷道破坏。由此可见高应力巷道极易发生巷道破坏。
（1）高应力巷道变形破坏特征分析
首先可将高应力巷道大致分为：深埋高应力巷道、构造高应力巷道以及采动高应力巷道。由于巷道受内部高应力的作用，会使煤岩体的实际变形特性产生变化，具体主要表现为：①在高地应力的影响下，巷道围岩会从脆性变形逐步转变为塑性变形，这样对于那些深部坚硬围岩来说，软岩变形特性特性将会更加明显；②巷道围岩时间效应明显，流变特性显著，会呈现出很大的累积变形量，持续的大变形会增加围岩控制难度；③部分高强度、冲击倾向性强、具有较大脆性的围岩，在高应力的严重影响下，会呈现出更加显著的动力冲击破坏特性，易突然发生巷道破坏，瞬间摧毁围岩，震动大，巨响大。
（2）高應力巷道支护对策
可通过下列三种途径来控制高应力巷道围岩。把围岩应力想方设法的降低，首先应科学布设巷道，让巷道处于基础地质条件较好的区域，其次可借助人工卸压法，来降低巷道围岩应力，再者可通过强化巷道内支护，可让一些U型钢、工字钢、钢管混凝土等直接支护体，直接支护于巷道围岩表面，以更好地抵抗受内部应力向巷道内变形收敛。加固围岩，可借助锚杆、锚素以及注浆等方式来加固支护围岩，以增强围岩自身自承载能力，对围岩变形破坏进行有效控制。
3.2 软岩巷道
随着我国西部煤炭资源开发力度的加大，软岩巷道的数量大大增加，软岩巷道围岩变形速度快、变形量大、持续时间长，给巷道支护带来极大困难。
3.2.1 软岩巷道类型
对于软岩，多位学者给出不同的定义，中国矿业大学（北京）何满朝院士提出了工程软岩的概念，即软岩是指在工程力的作用下，能够产生显著塑性变形的工程岩体。一般说来，软岩具有软弱性、可塑性、膨胀性、崩解性、流变性以及工程扰动性等工程特性。软岩巷道大体上可分为4大类：低强度软岩、膨胀性软岩、破碎软岩、高应力软岩。
3.2.2 软岩巷道变形破坏特征
软岩巷道围岩变形特征主要表现在以下4个方面：一是围岩来压快，变形速率高。围岩从揭露到变形时间间隔短，巷道开挖后，有时还未来得及进行支护，围岩已出现显著变形，断面明显减小；二是巷道变形大，变形持续时间长。围岩受扰动范围大，流变性显著，变形难收敛；三是某些软岩具有明显的膨胀特征，极易发生底鼓变形；四是对水、风、压力、震动等外界因素反应敏感。
3.2.3 软岩巷道围岩控制对策
（1）优化巷道位置，选择合理的支护断面在软岩地层中布置巷道，尽可能选择岩性较好的岩层，尽可能避开高应力区。尽量选择拱形、马蹄形、圆形、椭圆形断面，预留一定的变形空间。
（2）提高围岩的整体强度。低强度是软岩的一个基本特征，也是软岩支护困难的主要原因，因此提高围岩强度是解决软岩支护的根本途径。锚杆支护和注浆加固是提高围岩强度的两种主要方式，锚杆支护可以提高围岩强度和变形特性，阻止围岩的塑性流动；注浆可改变围岩的工程特性，增强其强度和整体性。
（3）及时封闭和支护围岩。基于软岩的变形特点，需要及时采取工程措施对围岩进行保护，如及早切断水源、及时排水、喷浆封闭顶帮、水泥硬化底板等，以隔绝水、风等对围岩的软化作用。尤其对于含有黏土类矿物的膨胀型软岩来说，隔水最为重要。同时要及时支护围岩，第一时间将控制围岩变形的手段用上去。
3.3 冲击地压巷道
随着各矿井开采年限的增加，开采深度越来越深，近年来发生的各种冲击地压事故不断增多。冲击地压事故危害性巨大，具有十分复杂的发生机理，且影响因素较多。
（1）冲击地压巷道来压特征
①来压剧烈，存在显著的动力特征。一般顷刻间就可摧毁几十米的巷道，可抛出几十吨，甚至上百吨的煤岩体，可瞬间堵塞巷道断面。②突发性强，来压前征兆不明显。时常会突然发作，像爆炸一样。③破坏性大，当冲击地压爆发时，通常会伴随着放出大量冲击能量，导致巷道闭合，严重损毁设备甚至引发人员伤亡。
（2）冲击地压巷道支护对策
由于巷道高应力，严重冲击载荷，巷道围岩力学特性以及支护情况等因素，都会影响到巷道冲击地压的发生，因此，可从这四个方面着手来控制冲击地压巷道：①应避开高应力区来布设巷道；②选用合理的卸压方法，来有效降低围岩应力；③对围岩改性，让围岩更完整，减弱围岩冲击倾向性；④科学选用巷道支护形式，合理布设巷道支护参数，以强化巷道支护。在实际生产中，在支护冲击地压巷道时，应坚持高承载能力原则、柔性支护原则、稳定性原则、整体性原则来支护巷道。
4、结语
由于各煤矿开采区的地质存在一定程度上的差异，所以必须根据煤矿巷道的实际情况，运用适合的支护理论和支护技术。当前使用较多、效果较好的锚杆支护技术，不仅能有效增强围岩强度，还在很大程度上保证了采煤的安全性。
参考文献
[1] 康红普，王金华，林健煤矿巷道支护技术的研究与应用[J].煤炭学报，2010，11：1809-1814
[2] 弱长志野三家子煤矿巷道锚杆支护应力、位移数值模拟分析[J].辽宁工程技术大学，2012.