一直以來，巷道支護都是煤礦安全生產的重要保障。隨著煤礦開采延伸，制約巷道支護的各種不利因素也隨之增加。因此，探索研究新型巷道支護技術成為煤礦技術創新的一項重要課題。

山西陽泉煤業集團新景公司與煤炭科學研究總院巷道礦壓與支護研究所合作，率先開展新型巷道支護技術試驗。此技術通過更換支護材料、改變支護力學性能等手段，踐行了高強度、高剛度、高可靠性與低支護密度“三高一低”的現代錨桿支護設計理念，在保證支護效果的前提下，顯著加快了巷道掘進速度，提高了工作效率。

截至目前，新景公司共完成了3個主采煤層的巷道圍巖地質力學參數測試和7條巷道的支護優化試驗及推廣應用，累計施工2600米。

巷道支護技術亟待突破

新景公司位于山西省陽泉市西北部，主采3號、8號、15號煤，均為優質無煙煤。井下全部采用綜合機械化采煤，其中3號煤層、8號煤層為普通綜采，15號煤層為低位放頂開采。因為15號煤層是6．5米厚煤層，且煤質軟，以往頂板支護均采用全錨索進行施工，支護密度大，鉆眼工程量大，支護成本高，掘進效率低，巷道支護技術亟待突破。

為此，新景公司開始鉆研如何將更好的支護技術應用到這樣的厚煤層中。他們經過市場調研，找到了煤科總院巷道礦壓與支護研究所。2016年6月1日，新景公司與巷道礦壓與支護研究所共同合作的新型巷道支護技術試驗項目正式啟動。

根據礦井實際情況，新景公司決定先在15號煤層巷道進行該技術的試驗。他們成立了新型巷道支護項目領導組，制定了施工方案，通過井下現場調研、同類型巷道變形破壞情況統計分析、巷道圍巖結構窺視、錨桿錨索錨固力試驗、新型支護材料優選、新型施工機具性能檢測等前期工序，為初始設計提供了可靠的參數。

加強支護，材料是關鍵

“要想提高支護效率，加快掘進速度，必須在保證支護強度和巷道安全的前提下，減小支護密度，降低單位面積上的錨桿數量。”項目負責人李育鵬說。

在對原有支護材料力學性能分析的基礎上，該項目的研究人員通過改進支護材料以提升支護材料力學性能。他們找到并應用了高強度螺紋鋼錨桿、拱形錨桿錨索托板、加箍錨索等多種新型支護材料，替換原有材料。

研究人員將巷道預緊和檢測機具更新換代，應用扭矩倍增器增加錨桿的扭矩，使錨桿扭矩由原來的頂150牛米、幫120牛米統一提高至400牛米；使用高性能錨索張拉機具增大了錨索的預緊力，由160千牛提高至250千牛。

通過實施這一系列措施，試驗巷道的支護質量提高了，也滿足了巷道支護的強度要求，從原有弱主動支護改變為強主動支護，保證了巷道圍巖的穩定性。

“僅加大支護強度是不夠的，我們還要保證試驗效果的可靠性。”李育鵬說，“我們利用錨桿拉拔器對錨桿錨固力進行抽檢，做非破壞性拉拔，檢測錨桿錨固力達到150千牛即為合格；使用數顯扭矩扳手對錨桿扭矩進行抽檢，檢驗指標達400牛米才算合格。同時，我們根據監測數據分析錨桿受力和巷道圍巖位移分布，全面了解支護狀態，保證巷道安全。”

礦壓監測數據顯示，該公司采用新型巷道支護技術后，巷道表面位移量與原支護相比降低了48％，巷道圍巖得到了有效控制，巷道支護收到了預期效果。

支護好了，效率高了

“在整個新型巷道支護技術的試驗過程中，遇到最棘手的問題就是施工人員剛開始對新型支護工藝不熟悉，導致工程質量不高，新型機具扭矩倍增器易損壞，使用壽命短，返廠維修周期長，影響了項目的施工速度。”談起新技術試驗過程中遇到的困難，新景公司生產技術部新型巷道支護項目技術員李博強說。

針對試驗中出現的問題，項目研究人員在施工現場對工人進行技術指導，根據現場實際情況改進支護方案，嚴格把控巷道施工質量。研究人員對扭矩倍增器進行拆解研究，并形成了一套自己的維修方法，解決了返廠維修周期長的問題，施工效率大幅提高。

最新數據顯示，新景公司15號煤層采空側的二次動壓巷道掘進采用新型巷道支護技術后，強度比原來的支護方式增大了149％，支護成本大幅降低。巷道支護強度增大，使得巷道掘進速度大幅加快，采掘銜接緊張的局面得到緩解。