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厚煤层无区段煤柱错层位开采巷道支护技术研究
引言
作为一种能源资源，煤炭一直都是人类所需的重要物品之一。煤炭的质量和储量对于全球能源市场具有决定性的影响，而煤炭的开采是实现供需平衡的关键。然而，煤炭在地质条件和开采方法方面存在着各种复杂的问题，其中之一就是厚煤层无区段煤柱错层位开采巷道支护技术。
厚煤层是指煤层厚度在20米以上的煤层，无区段煤柱是指两个巷道之间的煤柱断裂和消失，形成了无支护区域的区段。在厚煤层中，无区段煤柱往往是煤层采出后形成的，这一情况在煤层长墙开采中较为常见。因此，在开采厚煤层时，如何解决无支护区间问题，确保巷道支护结构的安全性，成为了煤炭开采领域面临的重要问题。
本文将从厚煤层无区段煤柱的形成原因、巷道支护的作用、巷道支护设计原则、支护形式和支护技术等方面来阐述煤炭开采领域中该问题的研究现状、存在的问题和未来研究方向，希望对相关领域的研究和实际生产中的应用提供帮助。
一、厚煤层无区段煤柱的形成原因
1.1煤层结构和应力分布的影响
厚煤层的煤体内在结构比较复杂，存在较大的节理组合、断层带、滑移面等地质条件，使得巷道支护结构受到了较大的影响。同时，在巷道开挖后，应力分布的变化也会导致煤层的变形。煤层中的应力分布情况与巷道尺寸、巷道的进尺方向、目的层煤体的厚度和层间夹层、煤层的纵向长度等因素有关。煤体变形和松散度加剧会使煤柱过度压缩，而过度压缩的煤柱往往会在采掘过程中断裂失去支撑。
1.2巷道支护结构的缺陷和设计不合理因素
巷道支护结构的合理设计与使用，可以有效提高其抗压、耐冲击和支撑能力。反之，则不利于保护巷道和安全生产。在煤炭开采过程中，一些原因也会导致巷道支护结构的缺陷和设计不合理，如加快采煤速度、变更采煤方向、减少支护长度等，都会给巷道支护结构带来不良影响。
二、巷道支护的作用
巷道支护作为保证煤矿地下工人安全和生产顺利进行的关键措施，其作用主要有以下几点：
2.1维持巷道的稳定性
矿山巷道是煤矿生产活动的主要基础设施之一，巷道支护可以提供稳定的支撑结构，使巷道能够承受来自顶板、底板、煤柱和岩层等因素的力量。
2.2消除巷道变形和坍落的危险
煤层厚度不一，煤体的垂直压力差异也可能对巷道的稳定性造成影响。合理的巷道支护结构可以有效避免巷道变形和坍落的危险，从而保证巷道稳定运行。
2.3加强巷道对顶板和底板的支撑
矿山巷道在承受来自顶板和底板的压力时，支护结构可以起到分散载荷、增加承载面积和支撑巷道稳定性等作用。
三、巷道支护设计原则
支护设计原则是指在开采巷道过程中，根据具体巷道的地质条件、应力状态、开挖方法、支撑材料等因素，结合耐久性、可靠性、经济性、安全性等综合考虑，制定合理的巷道支护方案。以下为巷道支护设计原则：
3.1合理选取支护材料
支护材料的选取需要考虑材料的物理特性、经济效益以及可靠性等多重因素，以保证其在支护中的正确性以及稳定性。
3.2巷道支护应尽可能覆盖完整
支护结构的范围应覆盖整个巷道，缩短煤柱长度，以增加煤柱的支撑能力，加强对顶板和底板的支撑。
3.3计算煤柱长度合理性
针对煤柱长度的计算，应该遵循煤层厚度、打底时间、采煤速度和巷道大小等因素以及煤柱端部应力扩散和煤柱支撑特性的分析原则，以保证巷道支护的合理性。
3.4针对不同条件制定不同的支护方案
针对巷道的物理、矿质和地质情况的不同，需要制定不同的支护方案，使巷道支撑结构具有一定的稳定性与安全性。
四、巷道支护形式
4.1钢架支护
钢架支护是利用钢杆和型钢之类的金属材料制成的高强度支护结构来支持巷道壁体，采用钢筋混凝土来制造涂层等，以增强其支撑能力。
4.2高分子材料涂层支护
高分子材料涂层支护是利用聚合物等高分子材料来覆盖巷道壁面，防止岩层塌方、土石流等自然灾害的影响，提高巷道的安全性和稳定性。
4.3灌浆支护
灌浆支护是通过向巷道间隙注入硬化材料，使其变成紧固的碎片，从而形成某种支撑结构，在支撑巷道壁面时起到固定效果，防止地质灾害的产生。
五、厚煤层无区段煤柱错层位开采巷道支护技术研究
5.1研究现状
针对厚煤层无区段煤柱的错层位开采巷道支护技术的研究，国内已经有了一些相关研究。例如，多孔杆、钢管网（帽）等技术结合采用，能够大幅度增强巷道的支撑能力；控制围岩松散影响等。
5.2存在问题
在研究中，仍存在巷道支护结构设计不足，巷道稳定性难以保证，支撑能力不足等问题。同时，一些临时支护需要强化加固，使其能够承受更大的负载，具有更强的稳定性。
5.3未来研究方向
未来的研究方向应当集中在提高巷道支护结构设计能力，加强巷道对外界的固有松散影响的耐性，提高巷道支护结构的承载能力，让巷道支撑结构针对更复杂的地质和矿质条件，越来越适应煤炭开采生产的需要。
结论
综上所述，厚煤层无区段煤柱错层位开采巷道支护技术研究这一问题，影响到了整个煤炭