1引言

煤矿巷道支护技术已从传统“被动承载”发展为以锚杆为核心的“主动控制”综合体系。该体系通过高预紧力锚杆（索）、喷射混凝土等主动支护，结合金属支架等被动支护，协同控制围岩变形。针对高地应力、复杂地质、强烈采动影响等挑战，支护设计强调系统性耦合与动态信息反馈，未来将向智能化、高强材料及精准控制方向发展，以保障深部及复杂条件下巷道安全稳定。

2核心支护技术的原理与应用详析

2.1主动支护技术体系

2.1.1锚杆（索）支护

锚杆（索）支护技术是现代煤矿巷道，尤其是回采巷道的主导形式，其核心在于通过“加固拱”与“悬吊”原理，将浅部不稳定围岩与深部稳定岩体有机结合，主动构建一个能够自我承载的结构体系。树脂锚杆作为应用最广泛的类型，通过端头或全长锚固方式，实现了载荷的高效、均匀传递。该技术发挥效用的关键在于预应力的及时、足量施加，高预紧力能瞬间改善围岩应力状态，显著提升其强度并抑制裂隙发展，是体现其“主动控制”精髓所在。而锚索作为深层加强手段，与锚杆构成深浅协同的立体支护；W钢带等构件则将个体锚杆连成整体网络，实现“群体支护”，极大增强了支护系统的整体性与可靠性，共同确保巷道在复杂应力环境下的稳定。

2.1.2喷射混凝土技术

喷射混凝土技术作为一种高效的表面主动支护方法，通过高速喷射于岩壁，形成致密且与围岩紧密粘结的防护层。其主动加固机理主要体现在三个方面：一是即时封闭围岩表面，有效隔绝空气与水分，防止岩体风化和软化，维持其固有强度；二是提供表面抗剪强度，阻止浅部碎块体的滑移与坠落；三是为围岩表面提供连续的径向支撑力，使其处于有利的三向应力状态，从而抑制塑性区的进一步扩展。在与锚杆（索）的协同中，喷射混凝土扮演着“外封固”与“表面支护”的关键角色，与进行“内加固”的锚杆相辅相成，共同构成了经典的“锚喷支护”体系。这一组合实现了对围岩从内部结构强化到外部边界约束的全方位控制，是维持巷道长期稳定的有效保障。

2.2被动支护技术体系

2.2.1金属支架支护

金属支架作为被动支护的核心形式，其功能并非主动约束围岩，而是在围岩变形过程中提供强大的支撑反力。其中，U型钢可缩性支架最具代表性，它通过构件搭接处的预设滑动来实现“让压”，即在承受高围压时能产生可控的收缩下沉，从而释放部分变形能量，同时保持较高的残余支撑力，避免自身脆性破坏。这一特性使其尤其适用于预计变形量大的软岩巷道或受采动影响的回采巷道。然而，其架设劳动强度大、成本高、断面利用率低的局限性也较为突出，是一种应对极端条件的强力但经济性较低的支护手段。

2.2.2砌碹支护

砌碹支护是通过砌筑料石或浇筑混凝土形成连续、整体式支护结构的被动支护方式。其核心优势在于极高的结构刚度和整体性，能够为永久性硐室（如井底车场、水泵房）或极软岩巷道提供长期、稳定的强大支撑，有效抵抗巨大的静水压力和持续的流变载荷。然而，这种强大的承载能力伴随着显著的局限性：施工工艺复杂、速度极慢且成本高昂。同时，作为刚性结构，它对底板承载力敏感，在侧压作用下若基础不稳易导致墙基内移和结构失稳，因此常需与封闭式反拱结构结合使用，形成完整的承载环。

3基于围岩控制理论的综合支护设计策略

3.1系统性原则

现代巷道支护强调系统性，摒弃单一支护的局限，采用多种元件组合的“耦合支护”设计，以实现围岩与支护体的协同承载。该原则要求对巷道顶板、帮部和底板进行一体化控制。顶板通常采用“锚杆+W钢带+金属网+锚索”的组合，形成浅表与深层相结合的强化结构。帮部支护通过与顶板锚杆的系统联动，有效控制断面收敛，对软弱煤帮则需采取加密、加长或注浆等强化措施。尤为关键的是底板控制，需通过强化帮角、安设底板锚杆、采用封闭支架或实施卸压槽等综合方法，形成完整的支护闭环，从而系统性地解决底鼓等深部巷道难题。

3.2动态设计原则

鉴于地下工程地质条件的隐蔽性与不确定性，巷道支护必须遵循动态设计原则，其核心是建立“设计-施工-监测-反馈-修正”的闭环优化流程。这一原则的生命力在于持续的信息反馈：在巷道掘进与支护后，必须进行系统的矿压监测，包括表面收敛、支护体受力和深部位移等关键数据。通过对这些实时数据的分析，可以科学评估初始支护方案的有效性。一旦发现变形或载荷超出预期，便能立即启动优化程序，如补打锚杆锚索、调整支护参数或架设补充支架，从而变被动应对为主动预控，确保支护方案始终与真实的围岩状态相匹配，实现安全性与经济性的最佳平衡。

4前沿发展与未来趋势

4.1高预应力与强力支护系统

为应对高地应力挑战，高预应力、强力支护系统已成为重要发展方向。该体系以“高预紧力、高强度、高刚度”为核心特征，通过采用大扭矩钻机与高性能杆体，在支护安装伊始即施加数百牛·米以上的高预紧力。此举能第一时间在围岩中形成强力的径向约束，显著提升其承载能力，将有害变形有效抑制在萌芽状态，最大限度地调动围岩自成拱能力，代表了主动支护理念在强度与时效性上的关键升级。

4.2注浆加固技术

注浆技术正从辅助手段深化为核心支护工艺。其通过压力将浆液注入岩体裂隙，实现胶结破碎岩体、封堵水源和强化锚固性能的多重目标。它与锚杆支护结合形成的“锚注支护”体系，不仅能大幅提高锚杆的锚固力，更能从根本上改良深部围岩的力学参数，实现对破碎围岩的“再造”，使其从荷载体转变为承载体，成为处理极破碎和高应力围岩不可或缺的关键技术。

4.3智能化与信息化支护

智能化是支护技术发展的核心方向。其内涵包括：集成传感元件的智能锚杆（索），实现支护体健康状况的实时在线诊断与预警；基于数值模拟的数字化设计平台，提升方案的科学性与预见性；以及利用大数据与人工智能技术，通过对海量地质与监测数据的挖掘，构建巷道稳定性预测模型，最终实现灾害的智能预警与支护方案的自主优化决策，迈向精准化、智能化的新阶段。

4.4新材料与新工艺探索

新材料与新工艺的探索致力于提升支护效能与施工效率。研发方向聚焦于轻质高强、高韧性的新型材料，如玻璃纤维、碳纤维复合材料等，以减轻结构自重、提高支护性能并改善作业条件。同时，大力发展快速安装技术与自动化、半自动化的施工机具与工艺，旨在显著降低工人劳动强度、缩短支护作业时间，并保障施工安全与质量，推动巷道支护技术的整体效能革命。

5结语

煤矿巷道支护技术的应用，是一个涉及地质力学、材料科学、施工工艺与信息技术的复杂系统工程。从最初的木棚、砌碹到现今以高预应力锚杆（索）为核心的综合支护体系，其发展历程体现了人们对围岩控制机理认识的不断深化。成功的支护应用，必须摒弃单一技术的孤立视角，转而采用系统化、动态化的思维。它要求工程师不仅精通各种支护技术的原理与特性，更要善于根据具体的地质与生产条件，进行科学的支护选型与参数设计，并辅以严谨的现场监测与动态反馈机制。展望未来，随着智能化、新材料等技术的不断融入，煤矿巷道支护技术必将迈向更高水平的精准、高效与安全，为我国煤炭工业的深部、安全、绿色开采提供坚实的技术保障。

参考文献：

[1]岑帅,盛鹏.煤矿采矿工程中巷道掘进支护技术的应用分析[J].内蒙古煤炭经济,2024,(24):175-177.

[2]张晓刚.煤矿采矿工程巷道支护技术的应用研究[J].自动化应用,2024,65(10):140-142.

[3]曹晓明.煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术措施研究[J].当代化工研究,2024,(09):103-105.