煤矿井下巷道掘进顶板支护技术研究杨小春

煤矿井下巷道掘进顶板支护技术研究杨小春

杨小春

陕煤集团神南产业发展有限公司陕西神木719300

摘要：随着中国经济的发展和科学技术水平的进步，煤矿井下开采业也处于蓬勃发展中，井下巷道掘进技术作为关系到煤矿安全生产和经济效益的重要技术，受到相关部门的关注和重视。井下巷道掘进技术是一项较为复杂的技术，它需要技术人员选择合理科学的施工工艺和施工设备，并根据实际井下情况调整进度并安排最合适的掘进速度。要以井下掘进巷道支护形式为基础，进一步研究其管理和控制技术，分析有特点的具体案例，这对整个煤矿事业的发展有着重要的意义。

关键词：煤矿井下；巷道掘进；顶板支护技术

一般情况下，煤炭开采部门在进行煤矿井下巷道的掘进开采过程中，会对该区域的生产应力进行重新分配。在这样的背景下，为了促进井下巷道建设质量，防止巷道周边的围岩出现变形、位移等问题，需要相关部门加强对于顶板的支护。

1煤层巷道施工特点

1.1煤层巷道需沿煤层或岩层进行掘进，在掘进过程中，极有可能受到瓦斯突出威胁，故而在巷道掘进工作中，需采取瓦斯突出预防措施，并进行超前探水，消除巷道掘进的积水隐患。

1.2一般采用掘进机进行巷道掘进，考虑到岩层和煤层强度，为确保巷道顶板稳定性以及消除采场动压带来的影响，需进行顶板支护，在选择支护工艺时，还需考虑到地压以及支护设备的实际服务年限。

1.3由于煤层褶皱起伏以及断层的存在，在巷道掘进前，需根据矿山生产要求，准确确定巷道走向及掘进速度。

2影响支护稳定性的因素

2.1煤矿井下的地质环境

目前，顶板的支护装置往往是在煤炭井下直接构造起来的，故而就使得煤矿的节理、层理发育，巷道围岩的硬度等因素会对顶板支护的稳定性产生最直接的影响。一般来说，当煤矿的地质条件良好的状态下，相关人员可以减少巷道内的支架数量，从而节约了煤矿井下的空间，促进了采煤工作效率的提高。但是若地质条件较为恶劣，需要降低煤炭开采的速度，并逐步加强顶板支架的设置，从而促进煤炭井下的安全。

2.2施工工艺

此外，矿井下巷道掘进方式的施工工艺也对支护的稳定性产生极大的影响。目前，最为常用的煤矿井下巷道掘进方式是钻爆法掘进，这种技术在实际的运用过程中往往需要加强锚网喷支护的配合，从而实现支护效果的提高。与传统的支护技术不同的是，钻爆法掘进在运用的过程中不仅仅能够提高巷道掘进的速度，还能够在最大程度上确保巷道的稳定性。但事实上，锚网喷支护的质量会受到火药点的位置设置以及装填数量的影响，故而一旦施工人员计算失误，其往往会对煤矿井下巷道掘进顶板支护的稳定性产生影响，严重时还会导致井下事故。基于此，施工人员在进行支护稳定性的保障过程中，需要加强对于施工工艺的改进，并在支护作业过程中按照相关的标准进行操作。

3煤矿井下巷道掘进顶板支护技术

井下开掘巷道，最重要的就是做好顶板防护工程，如果这项工作没有达到应有效果，就会对巷道围岩造成一定的影响，为井下巷道掘进的施工进度和安全生产造成不利的影响。如何做好顶板支护的管理和控制工作也是煤炭企业面临的主要挑战之一。

3.1煤矿井下掘进巷道的支护形式

对顶板支护进行有效的管理和控制，是保证整个井下巷道掘进施工安全、顺利进行的关键。井下巷道的掘进施工是一个十分复杂的过程，需考虑多种因素，主要有地质构造、设备和工艺、掘进速度、施工速度和施工人员素质等多方面。目前，中国井下巷道掘进支护形式主要有三种类型，不同的企业应结合其实际情况进行合理选择。a）棚式支护。矿用支护型钢主要分为工字钢和LT型钢两种类型。它们的抗压性能和韧性抗拉性能都要经得起实践检验。在选择巷道支架时，要考虑到其所承受的横向荷载及纵向推动力，必须保证所用支架在这两个方向上都能满足承载符合。另外，支架的可缩性也十分重要，尽量使得其滑移平稳且支护型钢的接触面积较大；b）锚喷支护。可缩性支架是一种金属支架，影响其荷载能力的因素有很多，主要有支架整体的结构情况及连接件的工作情况等。值得注意的是，这种支架在使用过程中所承受的最大承受力就是可缩性支架本身的最大承受能力，所以，必须对可缩性支架的承载能力极限值进行精确判断，注意监测支架本身是否出现了塑性的变形。通常来讲，可缩性支架的实际承载能力和其极限承载能力之间存在一定的差值，技术人员在选用这种支架时，要注意观察其基本状态，并对差值进行正确判断；c）预留柱支护。是较为传统的方式之一，在井下开采中得到了较为广泛的应用。在上区段和下区段之间有一定宽度的预留就是预留柱支护。这样的预留宽度可有效地使回风平巷避开支撑压力的最大区域，从而完成了顶板支护。这种支护方式的优势是原理简单，便于应用，但选用预留柱支护必须满足一定的巷道支护要求。预留柱支护成本较高，维护方式也十分复杂，目前，已被其它方式替代，但仍有部分煤矿企业选用这种传统的方式。

3.2煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的具体措施

a）必须加强顶板支护的控制技术。在施工前期阶段，需要做好科学、完备的准备工作，才能保证巷道顶板的承受能力。而关键的技术准备工作，应从以下两方面入手：（a）根据巷道掘进的施工设计图，确定好所需要的材料和相关尺寸数据，并根据实际情况选择合适的支护方式和支护形式；（b）施工人员和技术人员必须亲自到煤矿现场，全面了解地质构造条件及矿压的相关资料，尤其注意巷道围岩的力学性质，并根据实际情况制定合适的、有保证性的安全技术方案；b）煤矿井下巷道是一个十分复杂的环境，因此，为了避免巷道发生位移和变形，在井下进行巷道挖掘工作时，必须选择合适的支护方式，并不断加强支架强度。实践表明，同时具有柔韧性和刚性的支护结构是最好的选择，该支护结构能在一定程度上缓解巷道的位移和变形，且保持巷道空间的完整性，从而降低了返修概率。加大支架强度，是使得顶板支护技术发挥最大价值的关键因素；c）提高掘进工艺。在地质构造良好的巷道，应选择综合机械化掘进施工技术，而对于大断面的煤层，应采用连续采煤机掘进施工技术。同时，应加大设备投入力度，这是提高煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的关键和核心；d）提升巷道顶板荷载能力。技术人员基于实际井下观测资料进行科学分析，选择最适合井下巷道现场施工的支护方式。尤其是针对巷道施工中的重点区域，采用事前制定好的安全方案。为了缓解巷道的变形问题和位移问题，必须做好围岩释压与让压的协调工作，保证巷道的空间完整性。事实上，在煤矿企业发展、运行的过程中，采煤技术、方法的选择和运用都会对煤矿企业的安全、运营产生重要的影响。目前，我国采煤技术正朝着智能化、自动化的方向做出改变。面对这样的状况，就需要加强对于新技术以及新工艺的引进，从而由此促进采煤工作效率的提高，促进煤炭开采作业的安全性。

当前，煤矿井下巷道掘进的顶板支护仍面临许多问题，尤其是围岩的稳定性和安全性较差，这增加了煤矿巷道的支护难度，使得支护在多次返修后仍存在着一定的问题。且围岩被破坏后易发生变形，顶板就会缺乏合理的固定，巷道支护结构也受到严重破坏。在施工过程中，受地质条件影响，也经常会出现零件掉落的安全问题。这些因素和面临的问题都需要进行深入研究，提出更适合的解决方案。

参考文献：

［1］张文敏．煤矿井下巷道掘进托顶煤施工支护技术［J］．建筑知识，2016（3）：95-96．

［2］王志武．煤矿井下巷道掘进顶板支护技术［J］．煤，2016（6）：74-75．