对井下采煤支护方法的研究

王欣旭

摘要：随着对井下煤矿的广泛开采，地下岩层的结构面貌被改变，从而引发许多安全问题。而且在社会进步，科学发展的时代背景下，煤矿的开采、施工都应呈现出更先进更崭新的面貌。为更好的保障工作人员的安全，更好的实现煤矿的经济效益，煤矿企业对日常作业的支护工具、方法等进行改革。因地制宜，采用不同的方法进行安全加固。本文就井下采煤支护提出几种方法，希望对井下采煤的安全度的提升有些许帮助。

据相关资料分析，顶板事故在我国的煤矿事故中占很大比重，由顶板问题引发的安全问题不胜枚举，而且，其引发的伤亡也十分惨重。所以，本文把顶板支护放在首要的位置进行讨论，目的是突出其重要性，引起读者的注意。单体液压支柱应用的广泛对顶板事故也有了较好的遏制效果，而且它在确保高效率完成施工工作的同时也能使工作人员的安全得以很大程度的保证。同时，本文还介绍了钢管混凝土支架支护和锚杆支护，旨在为广大施工人员提供更多选择的方向。

关键词：井下；顶板支护；单体液压支柱支护

1 顶板支护

1.1注意事项

一般来说，顶板支护有两种类型，即初次支护、二次支护（也称加强支护）。初次支护主要指的是锚杆支护，是连续采煤机开采后不久就进行的支护；二次支护是在采煤机截割后的一段时间之后所进行的支护，有锚索、支架、长锚杆支护等。这是一次加强的支护，需要耗费更多的人力物力时间。顶板事故是指因为顶板冒落而导致的人身伤亡和非人身伤亡事故的统称。顶板事故存在于整个采掘过程，不可预测。所以，顶板支护显得尤为重要，在此介绍一些顶板支护的注意事项。综合采矿工作面采用液压支架来支护顶板，此时应该选择合适类型的液压支架。在液压支架不能满足支护的要求时，应采取强化支护，即支设点柱。除此之外还有打锚杆、铺设金属网的措施，它们都能够有效补强支护。随着进一步深入开采工作，大量的煤炭从井下运送上来，导致采空区面积的增大，为顺利进行回采工作，用经济安全的方法及时处理采空区是重要的工作。[1]施工时，应该因地制宜，在不同的地质环境中选择适宜的方法，例如全部填充法、全部跨落法。在工程放炮作业前，应对放炮地点前、后十到二十米的距离范围内惊醒检查，若发现支护的质量问题，应立即与相关人员取得联系。处理过程中应该由内而外进行，这样可以使后路通畅。爆破之后禁止空顶作业，并且要进行及时支护。在放炮过程中要做好防护工作，非放炮人员应该进入隐蔽的地点，不得随意走动，放炮人员必须严格按照流程规范放炮，以减少意外情况的发生。

1.2管理策略

针对各种顶板事故，施工单位和施工人员都要采取相应的管理措施。最根本的就是严格遵守矿井安全制度，及时制止发现的问题，定期进行安全检查。在具体施工方面，合理确定煤柱应力分布以及尺寸。在矿井夏至巷道掘进时，应该合理确定没住的尺寸，这是支护设计的一个重要组成部分。一般分析影响井下巷道支护的原因，如高应力的动静压和水平压引起的冒顶、采动引起的支承压力等。另外，为了确定煤柱的尺寸，还要全面的考虑煤柱上的荷载。质量核定、定期检修是做好稳定煤层顶板的重要工作。[2]质量核定中，需要保证的是支护的支设尽可能整齐稳固，牢固的与顶板底板连接。这里再介绍四种支护方法，包括切顶支护、端口出头支护、超前支护和贴帮支护。值得注意的是，一定要充分重视采煤工作面的第一次放顶的工作，在放顶之前编写应对措施，在采煤工作中推行个人责任制，提高施工人员工作的积极性，也能令其意识到调度管理的重要性。放顶工作结束后，正常开采的过程中不发出现各种问题。若采煤的工作面遇到局部的厚煤层，便会增大采场的矿压，各个矿层间就会形成隔离层。一旦形成隔离层，顶板就会在压力、煤壁稳定性、下沉速度等因素的综合作用之下出现不同程度的冒落现象。这时采用液压支架等支撑力大、支撑效果稳定的支护方式会比较好，同时还要防止冒顶事故的出现。

2 单体液压支柱支护

2.1单体液压支柱的现状

以外部供液维持恒阻的支柱叫做单体液压支柱。其主要材料是玻璃钢。由于它的技术原理和特点，造成活塞密封圈外唇和油缸内壁表面形成高压密封面，顶板压力加大油缸内壁表面直径加大，造成活塞和油缸出现泄露，从而造成支柱脱顶、虚顶、自动倒下等现象。内泄漏是矿工无法用肉眼发现的，是一种不可控的安全隐患，因此造成较多的伤亡事故。

2.2免维修单体液压支柱

日前在皖北煤电公司百善煤矿试生产的新型免维修单体液压支柱使我国告别了传统单体维修周期短、防腐性能差。效率低的历史。免维修型单体液压支柱有三项核心技术，包括成功应用SEBF重度腐蚀防护技术、柱头上设有集尘腔、可更换标示内容的保险标牌。严怀亭作为百善煤矿多经公司副经理，针对我国单体寿命缩短、油缸内壁严重腐蚀、重复维修的情况，采用中科院的科研成果，即熔融结合环氧涂层技术，加之自己的独创磨削加工新型工艺，获得成功，产品的合格率达到了95%，提高活柱筒强度的同时增强作业面的支撑的安全性和稳定性。

3 钢管混凝土支架支护

钢管混凝土支架支护包括灌注准备工作和灌注施工。准备工作中的材料有：一台混凝土输送泵（并提前一班通电试机），两根高压胶管，五套连接管路等。支架准备：支架顶杆、钢带连接完好，支架与围岩必须用木楔塞紧，其中每段钢管用1对木楔塞紧，一架用3对木楔。在灌注施工中值得注意的是。灌注完毕后先停泵，卸掉搅拌箱多余混凝土，正反泵水洗管路、输送泵管道，拆卸管路，停泵，停止供水、最后断电。钢管混凝土支架的费用较高，但是无需返修，大大降低了工作人员的劳动强度，总体来说节省费用，技术应用合理。

4 錨杆支护

锚杆支护的优势在于迅速初期支护，控制围岩变形，保证围岩稳定。锚杆自身的中空设计，使锚杆实现了注浆管的功能，避免了传统施工工艺注浆管拔出时造成的砂浆流失。可保证注浆饱满，并可实现压力注浆，提高工程质量。由于各配件的作用，杆体的居中性很好，砂浆可以将锚杆体全长包裹，避免了锈蚀的危险，达到长期支护的目的。另外一个优点就是，锚杆安装方便，不需现场加工螺纹，就可方便地安设垫板、螺母。从大体上看，锚杆结合配套的锚杆专用注浆泵和注浆工艺，是目前国内唯一彻底解决了传统锚固支护诸多问题的锚固体系。锚杆支护主要应用于地质条件中等良好的围岩进行系统支护。在硬岩、岩层水平层理、节理裂隙张开夹泥或地下水发育场合，可通过钢质涨壳锚杆迅速形成初期支护，控制围岩变形，保证围岩稳定，然后注浆永久锚固。用凿岩机凿孔至设计锚杆深度后，将钢质锚头装上锚杆体，置入孔内，安装止浆塞、垫板、螺母后，反转锚杆使涨壳锚头涨开抓住孔壁，再进行注浆。现阶段，井下锚杆支护技术与我国经济化的建设之间还存在着些许摩擦，问题和困难层出不穷，因此，正确认识锚杆支护技术并将不断完善它，才能发挥锚杆支护的功效。

5 结语：

综上所述，通过对顶板支护的管理，对单体液压支柱的应用，对钢管混凝土支架支护、锚杆支护的合理应用，可以提供相应的安全保障，促进开采工作的顺利进行。为保证安全的采煤工作面、缩短采煤需要的基本工作空间，就一定要进行经济安全可靠的支护方法，以此来减小矿山的压力，减弱顶、底板围岩的移动。工作面在不断推进，还必须对采空区采取合适的方式及时处理，提升安全指数。

参考文献：

[1]汪为峰，轻型单体液压支柱在井下临时支护中的应用[J]，山东煤炭技术，2011（1）：33-36

[2]李伟民，董钦亮，宁洪进，等.综放工作面采空区煤自燃火灾的定向防控技术[J].煤矿安全，2014，45（ 8） ： 81 - 84.