浅谈煤矿井下巷道顶板支护技术与管理

乔国栋

(山西介休大佛寺桃园煤业有限公司，山西 介休032000)

1 煤矿井下巷道掘进顶板支护常见形式

1.1 锚杆支护

锚杆支护方式是我国煤矿生产过程中最为常见的一种方式，使用锚杆支护的方式能够有效改善巷道的布置形式，并且不断提高煤矿煤炭的产量以及经济效益。这种支护方式主要使用的是支护构建有锚杆杆体、锚杆托板以及锚固剂、钢带等等。其中，锚杆起到的作用主要在与抗剪、抗拉。而托板指的是在围岩与锚杆尾部相互连接的位置，这一部件的主要作用是对其施加适当的扭矩给螺母，继而促使巷道表面受到托板的金挤压，使其能够提供一定的预紧力给锚杆，将这种力量反映到煤层之中，是围岩的应力状态能够有所改善，继而有效抑制围岩理裂罅隙的张开，结构面出现滑动或者是围岩出现离层的状况。另外，托板还能够有效将围岩变形过程中产生的荷载传递给锚杆的杆体，继而促使锚杆的工作阻力能够不断增大，有效抑制围岩产生变形。网面是紧贴巷道的表面的，能够有效为其提供支护力并起到十分重要的维护作用，防止围岩中破裂岩块的垮落。

1.2 使用矿用支护型钢的支护方式

一般情况下，矿用支护型钢主要有工字钢与U 型钢两种形式，这种钢的独特形式以及力学机械的性能，促使他们在圆形、半圆形以及椭圆形的一些独特形状的巷道中能够广泛地被应用。因为巷道顶板支护需要承受较大的压力以及疲劳磨损等，所有矿用巷道支护钢在抗压能力、抗拉能力、抗剪能力以及韧性等方面一定要具备较好性能;另一方面，巷道在使用的过程中，因为矿层地质环境的变化或者是掘进切面的变化，促使巷道在不同两个方向上产生较大位移，这就需要支护架本身具备较好的承载能力。矿用钢的抗弯截面模量一定要符合相应的标准要求，并且一定要考虑巷道支护的整体滑移以及定位方面要求，对矿用钢在位移以及锁紧方面的具体性能也要有相应的规范，顶板支护模块之间的接触面积一定要大，接触面一定要是平整的，要保障受力均匀。

1.3 可缩性支护支架

相比较其他材料的支架，金属支架在承载力方面具有较为突出的优势。这种承载方式具体体现在工作承载以及极限承载两个方面，因为巷道中具体构造以及矿层的地质活动，促使巷道顶板支护中经常出现应力集中的现象。这时候，支护板件模块弹性力量较差，就会促使一部分承受力较差，严重的时候甚至会出现支护板件坍塌的现象出现。所以，具有优良性能的支护支架就有了较好的发展前景，通过支护支架的伸缩动作，就能够有效提升一部分区域甚至是整个顶板的支护的应变力，这一过程能够有效演示支护支架的承载能力。在极限情况下，例如极限承载能力，假使支架超过的极限承载能力的结果就是支护支架出现变形的状况。一般情况下，极限承载能力说的是超过实际承载能力。但这两者之间数值不能够过大，这样会对支架材料造成较大的影响，使其严重磨损，并且也降低了支架的使用效率。

2 煤矿井下巷道掘进顶板支护问题及影响因素

2.1 煤矿井下巷道掘进顶板支护问题分析

一般情况下，由于围岩的稳定性较差，致使煤矿巷道中实行支护的难度较大。在煤矿井下巷道掘进施工时，假使围岩产生较为严重的位移或者是变形状况，就会造成巷道或者是附近岩体的严重损害，致使支护经过多次返修仍不能够符合相应的标准要求，所以，巷道变形问题就不能够通过支护对其进行解决。当围岩发生变形或者是损害时，顶板缺乏合理有效的固定，煤矿降下巷道掘进的时候，围岩遇到水会产生较大膨胀力，并且受到过大的挤压，会使围岩发生变形，使巷道的支护结构受到严重破坏。另外，上层理与节理的发育，常常会使帮煤增加，顶板的裂缝增多后并没有张开，甚至会出现围岩分离的状况，极易产生冒顶事故的发生，使顶板支护的难度进一步加大。

2.2 影响煤矿井下巷道掘进顶板的支护因素

首先会受到煤矿地质构造的影响。在煤矿井下巷道掘进作业中，煤矿的层理以及节理的发育状况、褶皱的构造或者是掘进工作面煤层的状况、顶板以及顶板的稳定性都会对巷道中顶板支护产生一定影响。就地质构造较好的区域来说，巷道掘进施工能够快速进行，但是地质结构较为复杂的区域，巷道掘进施工的质量以及掘进速度都会受到严重影响。

目前，我国煤矿在巷道掘进施工中，主要使用的是钻爆法实施掘进施工，并使用锚喷支护作为主要的支护形式，相较于传统的架棚支护方式，其掘进速度、施工质量都有了较大提升。在具体掘进施工过程中，仍不能够较好把握药量控制等问题，继而降低了锚网喷支护的施工质量。另外，就煤矿井下巷道一些较为密集的物质，当其中开掘一条巷道之后，岩体的应力平衡就会产生破坏，假使这时候使用另外一条巷道施工就会形成两个工作面叠加，促使应力不断增大，对顶板支护的施工难度也会产生一定影响。

3 强化煤矿井下巷道掘进顶板支护管理

3.1 提升支护技术，提升顶板支护的承载力

一定要制定适宜的顶板支护施工技术方案，并提出具体的施工技术方案以及巷道口预留方案等方面的内容。实现计划好巷道支护的用料、数量以及具体的尺寸等。明确各项操作规范，有效提升整体支护技术水平。在支护层安装管理过程中，一定要始终将保障支护层的承载能力作为最核心的要求，尽量保障支护模块之间具有较大的接触面积，并且要保障解除面积的平整，支护体应该尽量架构在实心岩层之上。

3.2 不断强化支架强度以及围岩释放压力的能力

煤矿井下巷道经过初挖之后，很容易使巷道产生变形或者是位移。所以，在选择支护方式的时候，应尽量选取柔韧性较强的支护结构，有效化解巷道位移或者是变形的情况发生。另外，还要利于巷道空间完整性的保持，有效降低返修量与返修次数。依据上述因素，必须要不断加强支架难度以及围岩释放压力的能力，使其能够有效协调，不断增强巷道支护体的强度，促使围岩能够在适当的范围内产生变形，之后对围岩释放压力，不断强化顶板的支护效果。

3.3 加强新工艺的普及

未来采煤技术将会朝着自动化、机械化趋势发展，煤矿企业一定要将眼光放在这几个方面上。就母线支护技术的发展状况与趋势，逐步吸收能够有效促使自身经济效益提升的办法，有效扩大综合采掘系统为代表设备的使用范围，对大断面层掘进巷道的顶板支护可以使用连续的掘进技术，有效降低顶板支护铺设的难度。

4 结语

煤矿井下巷道掘进施工技术中，巷道支护是尤为重要的一项，只有正确使用顶板支护，才能够保障巷道掘进施工安全地进行。所以，就煤矿井下巷道掘进施工过程中，一定要使用合理的支护方式，提升巷道的支护效果。另外，随着巷道掘进深度不断增加，煤矿生产的压力越来越大，致使巷道顶板事故时有发生。所以，在巷道掘进施工工艺中还必须要使用先进的施工技艺与设备，保障巷道掘进施工的顺利完成。

［1］ 赵德芳.探析煤矿井下巷道掘进顶板支护［J］.技术与市场，2013，20(12):72，74.