煤矿井下巷道掘进顶板支护探究

煤矿井下巷道掘进顶板支护探究

周明远夏昌龙李伟

山东方大工程有限责任公司山东淄博255000

摘要：由于煤矿井下巷道掘进工程的系统性、复杂性，相关施工人员在进行掘进施工时，要想能够更好的确保井下巷道掘进顺利并安全的开展下去，施工人员更需要注重对顶板支护的管理和控制。另外，在井下巷道掘进施工作业过程中，施工人员既要考虑到地质构造、掘进工艺以及掘进速度，同时还要考虑到施工速度、施工组织管理和施工人员自身素质等方面。

关键词：煤矿井下；巷道掘进；顶板支护

1煤矿井下巷道掘进的支护方式

根据煤矿的具体结构，煤矿井下巷道掘进顶板支护技术是井下开拓和掘进巷道的一种有利途径，可以顺利对掘进顶板支护技术进行管理，集合现场操作技术的要求，可以将顶板支护技术分为矿用支护型结构、可伸缩性支架支护、预留煤柱支护和锚杆支护。

1.1矿用支护型结构

矿用支护型结构可以分为两种，一是U型钢，另一种是工字钢。U型钢一般在圆形、半圆形或椭圆形层面使用，稳定性比较高；工字钢的韧性比较高，有足够的承载负荷的能力。两种支护结构都具有较强的抗压、抗拉和抗剪能力，在环境比较恶劣和地质结构相对比较复杂的煤矿，可以得到很好的效果。矿用支护型结构对接触面积、受力情况和滑移程度具有较高的要求，巷道支架的可伸缩性比较高，集合形状的程度比较稳定。

1.2可伸缩性支架

可伸缩性支架属于金属支架，金属支架的两个承载负荷能力是实际承载能力和极限承载能力，可伸缩性支架在煤矿井下的收缩过程是实际承载能力，影响实际承载能力的主要因素有器件的连接情况和支架的整体构造；极限承载能力的刚性程度会影响煤矿可缩性支架的可变性和可塑性。所以判断可缩性支架的最佳状态，就是判断实际承载能力和极限承载能力之间的差异，当极限承载能力大于实际承载能力时，两者之间的差异最小。

1.3预留煤柱支护

在运输平巷和回风平巷之间预留出一定的宽度，这个预留出的一定宽度就是预留煤柱支护，这样使回风平巷可以躲避支撑压力的峰值区域，操作比较简单，利于通风和排水，预留煤柱支护是一种传统的支护形式，具有一定缺陷，支护费用比较高，如果煤柱过度损失，会加大巷道维护的工作难度，当煤柱的支撑压力输送到巷道底部时，会影响巷道的稳定性，给煤矿生产带来安全隐患。

1.4锚杆支护

锚杆支护属于一种形式构造，主要有锚杆体、钢带、托盘和网几种构件组成，在煤矿巷道支护方面起到抗拉和抗剪的作用，在巷道表面受力和煤矿岩体接触时，托盘可以预防围岩脱离层面的问题，并且可以很好的控制围岩节理裂缝舒张和结构面的滑动现象。支护面紧贴巷道的表面，可以有效的防止围岩中落石的散落，避免出现安全事故。

2煤矿井下巷道掘进顶板支护问题及其影响因素

2.1煤矿井下巷道掘进顶板支护问题

巷道掘进顶板支护的过程中主要包括两方面的问题：一是围岩的稳定性问题。围岩稳定性是保证顶板支护的重要基础，如果稳定性不好或是存在什么问题，都将给后续的巷道作业和井下施工带来一系列的安全问题。同时也会影响到基本的施工工期，一些问题只有在作业中得到有效的处理才可以得到根本的去除。二是围岩的变形损坏直接增加了顶板支护的难度，给巷道掘进带来阻碍。由于围岩在遇水之后会发生膨胀，因此会对周围产生一定的挤压力，严重时则会给巷道支护造成不同程度的挤压作用，影响支护的效果和承载力。

2.2影响因素分析

一是煤矿的地质构造因素。在煤矿井下巷道施工过程中，对于巷道顶板支护产生影响的因素较多，所以在一些地质条件及基础条件相对较好的地段，可以加快掘进的速度，而对于一些复杂的地段，煤岩层的稳定性则会较差，会对掘进的施工质量带来较大的影响，而且顶板也易发生碎裂，从而导致坍落事故发生；二是施工工艺因素。当前在煤矿巷道掘进施工过程中，主要采用的是钻爆法，无论是在钻爆还是在基本施工过程中，都会有很多的不可控因素对施工质量产生影响，而一些施工工序的顺序和工艺也是影响支护安全的重要因素，很多时候这些也会对支护施工带来一定的阻碍，并对巷道安全产生威胁，因此必须加强控制。

3强化对煤矿巷道掘进顶板支护技术的管理措施

3.1提高从业人员的素质

煤矿开采过程中，从业人员是主体也是安全管理中的重要因素，从业人员的的综合素质对工作进度的影响最大。在掘进工程施工前，要对相关人员做好技术培训工作，在理论及技术知识的学习中，积累工作经验，理解操作行为，熟悉顶板支护技术管理常识，同时认真学习相关的规章制度，开展岗前训练，组织实际演练，实行轮训制度，举办特训活动，增强从业人员的实际操作能力，同时加强安全教育培训，在进入掘进工程施工现场前，要召开安全动员大会。

3.2做好巷道顶板支护技术前的准备工作

在遇到经常发生冒顶、掘进巷道开门口的巷道时，施工前要制定好合理的方案，便于安全可靠和利于操作，结合巷道附近围岩力学构造情况，选择最佳的井下巷道支护方式，加强对支护技术的准备工作，改变井下巷道掘进的施工方式，加强矿井内部的管理，明确材料的类型数量、支护的形式以及尺度等问题，严格按照规章制度进行作业。

3.3提高支护技术水平

煤矿井下巷道掘进顶板支护施工前，针对顶板支护施工，提出具体的支护方案、掘进配套方案、巷道开工预留方案以供选择，将煤矿巷道支护所需要的材料、材料数量以及具体的尺寸等提前计划清楚，将支护操作规范加以明确。在遇到巷道重叠地应力大及地质复杂的巷道，采用锚网、锚网索及喷浆之后再架设钢棚支护。在安装支护层的时候，将确保支护层的承载能力作为核心要求，尽可能保证架棚钢梁与巷道顶板及巷壁之间能够拥有较大的接触面积，保持接触面的平整，使支护体的支护强度达到最大值。

3.4强化支架强度以及围岩释压与让压的协调能力

煤矿井下巷道在进行初掘之后，极易使巷道产生位移与变形，这就要求选择支护方式时，尽量选择初具柔性后具刚性的支护结构，缓解巷道位移与变形的问题，同时还有利于巷道空间的完整性的保持，大幅降低返修量以及返修次数。鉴于此，要加强支架强度以及围岩释压与让压的协调作用，增强巷道支护体的强度，并使围岩在适当范围内变形，进行围岩的释压，强化顶板支护效果。

3.5积极引进新技术、新工艺

随着我国科技水平的不断提高，自动化技术在工程建设及工业生产中的应用越来越广泛，因此煤矿井下巷道掘进支护技术也要有相应的改进，今后巷道掘进支护技术将朝着机械化与自动化的方向发展，煤矿企业针对当前支护技术发展的实际情况与发展趋势，以及井下巷道掘进顶板支护工艺铺设的发展情况，组织工程技术人员成立顶板支护研究小组，积极吸纳新技术、新工艺，进一步扩大以综合掘进系统为代表的新设备、新工艺的应用范围。

结束语：

总而言之，煤矿巷道掘进施工和支护是煤矿开采的重要步骤，对煤矿的顺利开采有非常重要的作用。巷道掘进和支护技术对开采的专业性要求很高，这两项复杂的工作对工人的生命和煤矿开采有着根本的影响，要在思想上高度重视。为提高煤矿巷道掘进施工的工作进度，确保安全性和可靠性，要把地质构造和施工方法结合起来，严格控制掘进速度和位置，采用合适的掘进设备。

参考文献：

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[2]杨磊.高远.探析煤矿井下巷道掘进顶板支护[J].河南科技，2013（17）：38-39.

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