巷道顶板支护失效原因分析及处理措施

巷道顶板支护失效原因分析及处理措施

朱丹 王冰冰

山东宏阳矿业有限公司 山东省 济宁 272400

摘要：我国目前的采掘工作在掘进生产时的支护方式大多采用传统的锚（索）喷网联合法，然而随着矿井的不断延伸，巷道顶板压力增大及断层带增多等因素造成传统的支护的工艺、工序及质量较差，对工作面的正常掘进及工作人员的安全造成巨大的隐患。本文就此展开了相关探究。

关键词：巷道顶板；顶板支护；支护失效

1巷道顶板支护失效原因分析

1.1管理不到位

（1）煤矿管理人员在生产时未对顶板支护引起足够的重视，掘进巷道生产时出现顶板破碎、煤壁冒落、底板鼓起或断层区域下沉时，管理人员未能采取有效的防治措施，导致掘进巷道顶板事故的发生。（2）巷道顶板支护时未能按照标准的工序工艺对顶板进行支护，对于支护后顶板没有安排专业的技术人员对支护质量进行检查。尤其是采用炮采的掘进工作面，支护后的顶板由于受到震动导致支护失效，工作人员没有发现且未采取有效防止措施，从而造成顶板大面积垮落。

1.2支护材料不合格

（1）在进行支护时使用材质较差的不合格材料也会造成顶板事故。材料在选购时未能参照工作面的实际地质条件，导致采购的支护材料直径与长度均未能满足实际的生产要求。（2）在选购支护材料时未能按照规程要求进行采购，在采购复杂围岩的支护材料时仍选用水泥托板、树脂锚杆，这些材料由于抗拉强度差，未能对巷道顶板进行有效的支护。

1.3支护设备落后

（1）开口前可采用炮掘施工，炮掘巷道使用风动锚索机进行支护，这种支护方式由于人工操作的原因常常出现钻孔的深度、角度与设计存在误差，造成支护后的巷道顶板支护质量差，此外顶板支护在进行预紧时仅仅依靠人的感觉操作，这就造成支护的预紧力达不到设计要求。（2）采用综合机械化掘进时巷道使用悬臂式掘进机进行支护，这种支护方式由于不能对空的区域进行超前支护，造成掘进作业时的支护效果及质量较差，无法满足顶板压力较大的巷道支护要求。

1.4支护方式不合理

（1）煤矿为了降低生产成本，在采购支护材料时选用材料质量差、设计存在缺陷的低成本产品，由于之前团柏煤矿开采的侏罗纪煤层硬度较高对支护材料的要求较低，但是随着掘进工作面向石炭二叠纪煤层的延伸，掘进巷道经常出现断层、陷落柱等地质构造，导致顶板破碎严重、煤质松软，廉价的支护材料已经不能满足生产要求^[1]。（2）技术部门在施工前没有对掘进巷道的地质条件进行勘测，未能充分认识到巷道的煤壁压力、煤质条件、断层带的分布，导致施工人员在生产作业时未能采取合理有效的支护方式，巷道发生顶板事故的概率大大增加。

2巷道顶板支护失效的处理措施

2.1优化施工方案

①在支护巷道顶板时，应根据巷道周围岩石的地下地质结构和力学性能，采用适当的支护方法。特别是必须详细做好重要掘进工作面的安全保护工作，必须通过先进的安全控制技术确保整个工作面的安全。②设计和施工工艺必须完善。在工作面掘进过程中，为避免支护工作设计施工时出问题，制定相应的技术措施，详细说明工作面的支护形式、数量和方法，及时开展技术交底工作，鼓励井下施工人员自查互查，保证支护措施有足够的支撑能力，确保巷道安全。

2.2应加强安全管理

由于巷道支护受各种外部条件影响，容易产生塌方问题。需要采取严格的管理措施，以加强对技术安全的监督管理。一是必须建立和发展一种安全控制和管理机制，为支护过程的安全性和效率提供制度性保证。质量控制和检查机制是必不可少的重要组成部分。井下人员在工作中必须严格遵守各种制度，以确保及时发现问题并及时进行处理，确保井下安全的施工环境。二根据现场情况，综合考虑，科学使用安全可行的支护形式，优化支护效果。三是严格对施工技术人员进行培训。专业的操作能力和对施工人员素质的全面了解会对施工质量有良好的促进作用。要建立一支高技术施工管理队伍，增强相关人员的安全自我保护意识，加快支护效率和可行性。

2.3预留煤柱技术

它是一种非常重要的传统支护形式。它的成本通常较高。在上区段回风巷留出一定宽度的碳柱，以确保回风巷道的顶部区域有足够的压力支撑。单独的碳柱的支撑技术相对简单，这对通风和排水很有用。不利的一面是支撑技术相对昂贵，煤柱造成的过多损失增加了道路维护的难度^[2]。压力传到巷道底部，会直接影响邻巷道的岩性稳定，并对相邻煤层的开采安全构成一定的威胁。可能会在围岩臂中造成安全隐患。为了保证施工安全快速进行，要采取措施减少煤层冲击地压的影响。通过科学计算留有一定尺寸的煤柱，并加强对煤柱巷道的日常压力监测和管理。

2.4改进支护技术

确保对顶板有足够支撑的承载能力。掘进巷道时必须及时进行支撑，该过程需要改进适用的支撑结构，确定支护材料的完整可行性。另外，选择科学先进的掘进巷道方法和技术，综合评估各种因素，使用新技术和施工方法，不断提高机械化自动化操作能力，减轻井下施工人员的施工强度，提高工作效率。

2.5选择合理支护形式

（1）对应力区巷道应采用新型的锚杆+锚索+金属网联+喷浆支护工艺对顶板进行支护，增强了顶板的支护强度，对巷道顶板进行喷浆能够将破碎顶板粘连在一起，提高了掘进巷道顶板的稳定性。（2）若掘进巷道顶板出现破损严重且煤质松软时，可通过向顶板内注射马丽散与催化剂混合液来提高顶板的完整性，还可以通过在破碎顶板处施工撞楔超前支护对顶板进行临时支护^[3]。（3）对于断层带的顶板可安装工字钢棚进行加强支护，从而大大缓解巷道围岩对顶板的压力。具体施工时可以根据顶板的实际破碎情况来调整钢棚间距、数量等。（4）对于掘进工作面由于掘进机在正常作业时会存在一定的空顶距离且不能超前支护，很容易造成顶板大面积垮落，应采用丝杠式前探超前支护进行空顶区超前支护，该支护工艺能够有效地对空顶板进行临时支护。

2.6不断更新掘进支护设备

煤矿企业应实时了解国内国外最新的掘进支护设备，同时根据本矿井的实际地质条件选购先进的支护设备，提高井下巷道支护质量。据资料显示美国目前已开发出最先进的智能监测设备，该设备能够在工作人员作业时及时监测顶板的压力情况，同时还可以对每段顶板使用的锚杆、锚索及预紧力进行监测，并将监测结果显示在屏幕上，方便工作人员直接了解巷道的顶板支护情况。

2.7重视支护安全

（1）煤矿企业应通过专业培训强化各级领导干部的顶板管理专业知识水平，明确各级领导干部、技术人员的责任，同时为生产区队配备相应的专业技术人员。（2）对采用锚杆、锚索、锚喷支护的巷道，技术人员要对支护后的支护质量进行查验，尤其是对锚杆、锚索是否符合生产要求，对支护后锚杆的预紧力进行检查，同时定期安排专人对顶板离层情况进行观察，发现支护后存在质量问题的锚杆及时进行支护^[4]。班前班后安排技术人员对施工人员的管理知识进行培训，增强员工的专业技术水平。严格执行敲帮问顶制度。

3结束语

当前，我国最常用的支护技术主要是刚性，可伸缩和预制支撑。为了保护煤矿正常生产为井下作业人员创造良好的工作环境，需要对巷道支护技术进行大量研究和讨论以改善煤矿的发展。

参考文献：

[1]靳志勇.软岩巷道破碎顶板支护设计优化[J].山东煤炭科技,2020(05):30-31+34.

[2]薛永军.煤矿巷道掘进顶板支护分析[J].西部探矿工程,2020,32(04):161-162+165.

[3]李毅.掘进巷道断层破碎带顶板支护工艺研究[J].江西煤炭科技,2019(01):38-41.

[4]葛晓成.煤矿井下巷道掘进顶板支护技术研究[J].煤,2017,26(03):73-74.