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摘要：煤炭作为我国主要能源类型，在推动社会发展方面发挥着重要作用。煤炭采掘技术直接对开采产生影响，有必要做好研究分析工作。基于此，本文以破碎煤层为对象，分析巷道掘进与支护技术要点，旨在提高破碎煤层巷道采掘质量与安全性。
关键词：破碎煤层；巷道掘进；支护技术
随着我国社会生产发展对煤炭资源的需求量逐渐增大，以及煤炭开采深度的逐渐增加，我国煤矿的采掘工作需要更高的技术支撑，以确保煤矿开采的生产效率和安全性。破碎煤层作为煤矿采掘时常见类型，做好这类煤层巷道掘进与支护技术研究具有现实意义。
1、破碎煤层巷道围岩承载控制的原理
1.1巷道围岩内外承载结构模型
内承载结构是指支护构件在巷道浅部围岩中形成的支护结构体;外承载结构是指通过预应力长锚索穿过围岩破碎区及塑性区深入围岩弹性区范围，联合锚索锚固范围内的弹性区和塑性区围岩组成的承载结构。
从围岩应力方面分析，内承载结构在一般情况下主要位于应力降低区，是次要承载结构，承担小部分围岩应力，主要向外承载结构提供径向支撑，促使其形成和稳定；而外承载结构位于较深部的围岩应力集中区，承担大部分的岩层应力，保护内承载结构，是主要承载结构。为便于分析，内外承载结构的模型可简化为厚壁圆筒模型。
1.2内外承载结构协同承载控制机理
松散破碎煤层巷道的两帮煤体稳定性极差，根据自然平衡拱理论，巷道两帮发生剪切破坏后，导致平衡拱跨度增大，对顶板的稳定性造成了极大不良影响，使顶板极易发生离层、滑移现象，两帮围岩的垂直应力急剧升高，造成两帮围岩破坏的加剧。因此，在巷道围岩稳定控制的过程中，必须充分考虑巷帮和顶板之间的相互作用的机理。通过强化巷道软弱顶板的承载能力，促使上覆岩层作用于两帮的压力向深部转移，减弱其垂直应力的传递。同时，强化巷道两帮围岩的自承能力，减弱两帮的破碎变形，强化两帮浅部对顶板的支撑作用，达到“支顶强帮，治帮控顶”巷道内承载结构围岩协同控制的效果。同时，采用高强预应力长锚索，将浅部形成的内承载结构与其外部稳定的外承载结构相锚固，形成内外结构协同承载的整体结构，提高巷道围岩的整体性和承载强度，从而有效控制围岩变形。
2、破碎煤层巷道掘进及支护技术应用
xx矿井下十六采区轨道辅助运输巷位于矿井北部，巷道开口位置标高-650m，煤层倾角13°～20°，均值15°，设计长度256m。巷道设计尺寸为4m×2.6m，断面为梯形，沿煤层掘进，见底见顶。当煤层厚度不足2.6m时，需破底作业。部分区段发育复合顶板，厚度介于0.5m～1.1m，以泥岩为主，容易垮落。由于煤层埋藏深度较大，施工作业时巷道压力巨大，变形明显，对掘进作业安全造成了严重影响。
2.1掘进支护难度
2.1.1掘进施工。十六采区辅助轨道巷使用综掘机割煤，一掘一支，每循环进刀两次，循环进尺深度1600mm。但现场实际施工中发现，自巷道开口处向内巷道压力显现强烈，顶板岩石极易出现离层垮落，顶板中伪顶厚度达到600mm，综掘机割煤时极易出现岩块脱落现象，使得煤巷顶板高低不平，同时由于两帮煤体松散，极易出现片帮现象，巷道护帮留顶难度极大。目前所采用的施工方式不利于巷道成型且进尺效率低下。
2.1.2临时支护。常规临时支护多采用单体液压支架进行支护，但由于顶板松软破碎，在循环割煤完成后，围岩受力发生显著变化，临时支护期间存在顶板离层垮落的风险，使得作业安全性降低。
2.1.3永久支护。由于巷道顶板为泥岩且伪顶厚度较大，容易出现岩层的整体脱落。在永久支护作业中，先后多次出现局部伪顶脱落现象，同时，已完成的支护巷道存在底板离层、两帮移近和底鼓等问题，因此有必要进行加强支护。
2.2掘进与支护施工方案设计
2.2.1掘进施工与临时支护分析。掘进施工使用EBZ-132型掘进机，沿煤层顶底板截割。其中，针对破碎、易离层顶板，采用短掘短支工艺，循环进尺减小为800mm，割煤时左右帮各留200mm的煤厚，以确保不会割到设计宽度。随后使用人工风镐刷帮逐渐成型。同时，原有临时支护无法及时跟进，导致顶板垮落和片帮概率增大。鉴于此，提出以下支护改良工艺：a)在综掘机截割部安装主架和顶梁架，两者均通过液压传动手柄进行调控。在临时支护作业时，将操作阀调整到支护位置，启动掘进机泵站，为临时支护装置供油。对支护所用的钢带和网片依照顶板中线和设计方案进行找正，随后通过临时支护支架所配套的磁铁装置进行固定；b)升临时支架时，调整主架和顶梁架液压控制手柄，确保顶梁架升至巷道顶板时顶梁架中心同巷道中线基本重合，将钢带与网片压紧至巷道顶板。与此同时，对护帮板液压操作柄进行调控，使得护帮板贴合至巷道迎头煤壁上。最后再施工顶板锚杆，完成顶板锚杆的打设后，先将主架降低至最低位置，再折合主架和顶梁架，直到顶梁横在掘进机上后终止。随后再将操作阀调至掘进机位置，继续掘进作业，开展下一循环的掘进。
2.2.2永久支护方案设计分析。基于施工现场的实地勘测，并结合相关软岩理学理论，确定十六采区辅助轨道巷围岩永久支护方案为锚网索联合支护。
①支护方式。通过弹塑性法对顶板和帮部破坏深度进行分析，据此确定锚杆长度：a)煤帮破坏范围确定。结合工程实际可知，煤帮破坏深度为1.35m；b)顶板破坏范围确定。基于等效圆半径理论，顶板破坏范围为2.1m，则巷道内部塑性圈最大半径为2.2m，顶板松动圈范围为1.08m。基于上述分析，取锚杆锚固深度为700mm，外露长度为100mm，则锚杆长度可确定为2200mm。
为实现对围岩的有效控制，提升围岩稳定性，组合锚杆支护需要具备合理的支护参数，也就是锚杆加固围岩应当具备一定厚度的挤压加固带。基于计算可知，挤压加固带厚度不能小于680mm，这就需要在应力集中关键部位配置锚索进行加强支护，使得浅部围岩剪应力集中程度显著降低，从而使巷道变形量缩减，巷道稳定性提升。
②支护参数。其中，顶板使用长2200mm、直径20mm的高强度锚杆进行支护，布设排间距为800mm×750mm，同时配套使用4m长M形钢带和金属网（尺寸2200mm×1000mm）进行联合支护；巷道两帮支护使用长2200mm、直径18mm的高强度锚杆配合使用4m长M形钢带和金属网（尺寸2200mm×1000mm）进行联合支护。锚杆布设排间距为800mm×800mm。
此外，对巷道顶板和两帮通过锚索进行加强支护，顶板以巷道中线为中心布设3排锚索梁，均使用12#槽钢制作而成，长度为3000mm，梁上孔距为1300mm，采用“一梁三索”的布设方式。所用锚索长6300mm，直径18.9mm，布设排间距为1500mm×1300mm。同时，在巷道两帮补打单排锚索梁进行加强支护，布设排距为800mm，采用“一梁三索”的形式。
3、结语
总之，松散破碎煤层巷道作为深部回采中常见的巷道形式，实现对其的合理、有效支护，对于矿井生产作业安全的提升有着积极意义。矿井管理者必须高度重视相关问题，在生产实践中组织专业人员，结合矿井实际，探究有针对性的巷道掘进支护工艺，从而为矿井生产的安全开展提供坚实保障。
参考文献
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