煤矿井巷支护方式的探讨

　
摘

 要 以松木为主要材料的木支护方式至今在南方煤矿区仍占大部分，绝大多数煤矿在回采

工作面及煤巷掘进中基本使用木支架。因此，如何解决在开拓巷道煤层中，既要安全进入到
指定位置，以提高煤炭资源回收率，又要千方百计降低百米巷道维修费用这一问题，成了
摆在我们面前的首要课题。因此，对支护方式的探讨就具有重要意义。本文针对煤矿井巷支
护的几种方式进行了全面探讨。

 

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　　关键词

 煤矿；井巷；支护技术 

　　近年来，随着我国煤矿采深的增加，煤矿井巷支护经历了由单一型支护技术到联合多
强化型技术的发展历程。煤炭早期开采阶段几乎全部是以木材作为巷道及采煤工作面的支撑
材料，随着钢筋砼的出现，开始采用混凝土或钢筋混凝土忖砌等支护形式，这些传统支护
耗费大量木材且受采深和岩性影响严重。随着井巷支护技术的发展演变，可将其归纳为传统
支护方式、金属支架支护方式、锚杆系列支护技术和复合支付技术。

 

　　

1 传统支护方式 

　　传统支护技术主要是采用木材或钢筋混凝土作为支护材料，分支撑与衬砌两种类型，
其中支撑指的是临时性保护围岩的结构，衬砌则指永久性加固围岩的结构。传统支护技术是
源于古典压力理论和坍落理论，认为巷道开挖后围压主要由围岩局部坍塌导致而成，而巷
道的稳定主要靠围岩坍塌致使硐室形状改变后自行获得。传统支护把围岩坍塌岩与支护分开
来考虑，把围岩视作荷载，支护看作承载结构，二者之间形成

“荷载―结构”体系，认为支

护是为了承受由围岩所产生的荷载，无法控制围岩变形破坏的发生，只能起被动抵抗的作
用。传统支护耗费大量木材而且受采深和岩性影响严重，因此只适用于浅部围岩，而且支护
断面形状必须与围岩曲线一致，以充分发挥围岩和支护结构抗压强度大的优势，从而硬性
抵抗岩体的变形压力。

 

　　

2 金属支架支护方式 

　　金属支架支护技术主要分刚性支架支护与可缩性支架支护，其中刚性支架允许压缩变
形量小，工作阻力随变形量增大而减小，直至破坏而失去工作阻力；可缩性支架允许压缩
变形量大，在结构设计压缩范围内，工作阻力随压缩量大而增大，或者恒阻。金属支架支护
视支架为支护体，围岩为荷载，其破坏是由于支架上弯曲力矩达到屈服极限的破坏应力所
致，同时，由于支架承受侧压力和荷载的不均匀常使支架失去稳定性或可缩性而减弱或失
去竖向承载能力。

 

　　刚性支架特别是弧板支护采用超高强度混凝土施工技术，在地面工厂化预制，质量有
保证且利于批量化生产和井下机械化安装，不足之处在于不能抵抗上覆岩层整体移动而产
生的底板沉降及巷帮测压，受扭曲折断而失去支护作用。可缩性支架支护特别是

U 型钢支

架支护由多段弧形构件相互叠置搭接而成，大多支护面呈拱形或环形，主要使用于松软围
岩、地压大、底臌严重和两帮移近量大的开拓和采区巷道。具有抗压性好、一次成巷好、安全系
数大、抗灾能力强、支架变形小和质量处易保证等优点，不足之处在于初期投资高，搭接出
易缩膛，铁卡易崩断或松动等。国内早期使用

U 型钢支护失效的关键是支护强度低，而支

护强度低的主要原因是支架与围岩的接触状况差，支架空顶与空帮现象严重。受力状况差，
承载能力未得到充分发挥。研究表明，提高支护强度的有效办法是对

U 型钢支架实施高质

量的壁后充填。

 

　　

3 锚杆系列支护技术 

　　自

20 世纪 50 年代以来，锚杆支护手段已在各国地下工程中得到了广泛应用。我国从

1956 年起在部分矿区先后试用该支护技术并获得良好效果。国内锚杆系列支护技术发展大