煤矿掘进巷道的顶板支护技术

煤矿掘进巷道的顶板支护技术

翟永辉

平凉新安煤业有限责任公司  甘肃省平凉市  744201

摘要:随着现代社会不断发展，对煤矿资源的需求越来越大，煤矿开采工作不断深入，各个部门对巷道掘进就是更加重视。在实际工作中，煤矿巷道掘进工作要确保施工工艺、施工设备的使用符合相关要求，还要根据实际的采掘速度对采矿作业进度进行合理安排。本文主要针对煤矿掘进巷道的顶板支护技术进行了相关探讨，希望能增强煤矿巷道掘进工作的安全性，保证煤矿开采工作安全进行。

关键词：煤矿；巷道掘进；顶板支护技术

引言

新时代背景下，各行各业不断发展，对能源的需求越来越大。在我国能源结构中，煤矿资源占据了重要地位。所以，保证煤矿开采工作的安全性至关重要。煤矿巷道掘进工作有着很大的难度，相关工作人员在实际工作中要充分考虑到煤矿的地质结构与开采要求，进行掘进设备与开采工艺的合理应用。与此同时，还要根据开采实际情况合理控制掘进速度。但在巷道掘进过程中，很容易受到各种因素的影响，为了让巷道的稳定性更强，工作人员必须要进行顶板支护技术的合理运用，提高顶板的承载能力，促进巷道掘进工作顺利进行。

一、煤矿掘进巷道的顶板支护形式

（一）矿用型钢支护

煤矿巷道掘进过程中，可以采用型钢支护方式进行顶板支护工作。这种支护形式主要采用工字钢和U型钢两种型钢，这需要工作人员根据地层实际的支护需求进行合理选择。一般而言，椭圆形、半圆拱形以及圆形灯断面形式的巷道支护中最常使用这一支护方式，采用具有较好韧性的支护型钢，这种支护方式有着很好的抗剪、抗压以及抗拉能力，抗压在恶劣的巷道环境中发挥支撑作用。在巷道支架主要承受着来自纵向的推力、来自横向的载荷。所以，要想让巷道更具支撑力，就需要型钢在这两方向的承载能力较好。在煤矿巷道支撑中，基于地层荷载作用下的型钢断面几何尺寸会被抗弯截面模量所影响，型钢支架的承载负荷越来越接近抗弯截面模量，其支护能力也会更强，几何形状也会对型钢支架的可缩性能造成影响，导致不同结构的型钢有着不同的支护能力。

（二）可缩性支架支护

可缩性支架支护是一种金属支架，它在实际使用过程中进行收缩，收缩过程中展现的载荷能力就是其具体的载荷能力，很多因素都可以对这种载荷能力带来影响。比如，支架的整体结构、连接件的运行情况等等。这种可缩性支架在实际应用过程中的最大承载能力就是它的极限承受力，一般通过支架在实际使用中是否出现塑性变形来对其承载力极限进行判断。一般而言，支架的实际承载力与极限承载力并不相同，而是有着一定的差距，观测计算这个差距可以对可缩性支架状态进行判断。差值越小，可缩性支架的状态越好。如果极限载荷能力无限接近实际载荷能力，就说明可缩性支架状态很好。[1]

（三）预留煤柱支护

预留煤柱支护是一种传统的支护方式，在巷道上下区段之间应用得较多。预留煤柱支护方式优势十分明显，不仅操作简便，还可以有效维持巷道的排水、通风能力。随着我国煤矿行业不断发展，预留煤柱支护技术越来越成熟，且被广泛应用于煤矿开采工作中。但这种支护方式也存在一些问题。比如，运行维护与支护成本较高，会增加煤矿开采成本，对企业的经济效益带来影响。如果顶板支护煤柱与巷道支护要求不符，出现破裂现象，会影响到巷道的安全性，提高施工危险系数。

（四）锚杆支护

锚杆支护的主要构件有锚杆体、钢带、托盘、网等，是一种较为常见的支护方式。在煤矿巷道支护中，锚杆支护发挥着抗拉与抗剪作用。巷道表面受到压力并接触到巷道岩体时，可以通过金属托盘进行围岩脱离层面问题的有效预防，且实现对围岩节理裂缝舒张与结构面滑动现象的有效控制。支护面与巷道表面紧紧贴合，使用这项支护技术不仅可以实现对巷道结构的改善，还能让煤炭效益及产量效果得到提升，避免出现围岩中落石散落的情况。在煤矿快速掘进中锚杆支护技术最为适用，操作简单快捷且不需要太高的支护成本。

二、煤矿巷道掘进中顶板支护技术的应用分析

（一）对巷道支架的结构性能与强度进行优化

在煤矿巷道掘进顶板支护施工初期，由于在第一次掘进开采时一些必要的支撑欠缺，受到地层压力的影响，巷道出现不同程度的变形情况十分常见，这就增加了煤矿掘进开采工作的难度。所以，为了让巷道的变形量减少，就需要对不同的方案进行比较，确保选择的支护结构与形式最为适宜。与此同时，还要保证选择的支护结构形式可以让巷道空间在支护工作中具有完整性，防止因施工问题导致需要进行大规模的返修工作。[2]除此之外，支架强度直接影响着顶板支护施工的稳定性。支架强度越高，越需要更高的成本，为了充分利用支架强度，工作人员必须要科学合理的选择支架强度与性能，要在保证巷道掘进开采安全性的基础上进行强度适宜支架的选择。在开展掘进工作时，还要实时监测支架的受力情况，如果达到支架强度极限，要及时采取相应的支架加固举措，避免出现坍塌事件。除此之外，还要充分考虑到围岩的受力情况，适当释放其承受的压力，充分利用围岩，进而让煤矿巷道掘进中的顶板支护技术的应用效果得到保障。

（二）做好相应的施工准备工作

工作人员在明确煤矿巷道支护具体工艺之前要详细了解当地的围岩状况与地质情况，结合实际情况对煤矿巷道掘进中可能会出现的地理变化、影响安全性的各项因素进行深入分析与思考，结合具体情况制定出相应的应对方案。在明确支护预警方案后，要加强设计人员与施工人员之间的沟通互动，施工人员要根据具体情况实现与设计人员的对接，保证支护方案可以满足支护要求，还能有效提升巷道掘进支护质量。在完成各项施工准备工作后，还需要相关工作人员对工艺落实与材料的选用进行严格的监督管理工作，确保煤炭巷道掘进工作安全进行。[3]

（三）合理应用新工艺与新技术

随着现代化手段的不断更新与进步，煤炭巷道掘进顶板支护技术也在不断更新发展。目前，我国煤矿开采水平较之过去有了很大的提升，但在一些领域上与发达国家仍然存在差距，为了高效开展顶板支护工作，工作人员必须要对顶板支护技术的智能化、机械化、自动化发展更加重视，积极引入新工艺与新技术，提高支护施工效率与施工质量，同时保证巷道掘进开采工作有序开展，增强掘进开采工作的安全性。

总结

在我国能源结构中，煤炭资源是重要内容，它有助于我国社会经济的可持续发展。但煤炭开采很容易受到多种因素的影响，威胁到施工人员与开采设备的安全性。在煤矿巷道掘进中，顶板支护技术的合理应用至关重要，它是确保支护施工质量、满足安全生产需求的关键环节，这就要求相关工作人员系统全面的调查与研究煤矿的地址情况，进行顶板支护技术的合理选择并应用，增强顶板支撑能力，保证其状态稳定，保证工作人员工作安全性，促进煤矿巷道掘进开采工作良好开展，保证企业经济效益，促进煤矿行业可持续健康发展。

参考文献

[1]房博.浅谈煤矿掘进巷道的顶板支护技术[J].中国设备工程,2022,(03):218-219.

[2]杨超.煤矿井下巷道掘进顶板支护技术探析[J].当代化工研究,2021,(16):49-50.

[3]盛治强.浅谈煤矿掘进巷道的顶板支护技术[J].矿业装备,2021,(02):78-79.