煤矿掘进巷道支护技术与顶板管理

梁卫强

摘要：巷道掘进是一项复杂系统性的工程，不但要根据实际施工的地质构造条件来制定施工进度方案，而且必须要选择合理的施工办法和施工设备，保证巷道掘进工作的高效率和顺利。巷道掘进过程中支护形式的可靠性越来越高，但仍然存在一些安全威胁。为了可以保障巷道掘进工作的安全进行，为了保证在巷道掘进工作中能够有效的顶板支护，本文简要的对顶板的支护形式进行解析，分析巷道掘进顶板支护存在的问题，制定方案，解决煤矿巷道掘进支护工作中存在的问题和化解工人担心的问题。

关键词：煤矿掘进；巷道支护；技术；分析

随着近几年我国各行各业对煤炭能源需求量不断加大，煤矿企业采掘活动不断加大，造成了矿井内掘进工作面数量随之增加。目前我国掘进工作面在施工过程中一般采用传统锚（索）喷网联合支护形式，但矿井内地质构造及施工环境复杂，掘进巷道在施工过程中受上覆岩层及邻近采空区采动压力影响，掘进巷道支护工艺、支护技术以及支护质量还存在一些问题，严重影响着掘进巷道施工安全。

一、煤矿井下巷道掘进的支护形式

（一）被动支护

在煤矿井下巷道掘进的工程中，被动支护是不可或缺的一部分，将围岩坍塌岩和支护结构两者分开来分析，这两者之间的关系是“荷载一结构”，被动支护是为了承受围岩坍塌产生的荷载，但是不能制止围岩周围的坍塌和变形，只是一个被动的状态。主要的被动支护可分为下面几种：木支护，石材支护，矿用支护型钢，可缩性支架，预留煤柱。

（二）主动式支护方式

在煤矿井下巷道掘进工程中，另一种主动积极防御的支护方式是主动支护方式，并利用围岩的强度来支撑巷道。主要的主动支护可分为下面几种：锚杆支护，喷射混凝土支护

二、煤矿巷道支护方式存在的问题和影响因素

（一）煤矿巷道支护方式存在的问题

在开采的过程当中，由于围岩的稳定性较差，煤矿巷道的支护难度会大大增加，如果出现了过大的变形或者是位移，也就可能出现破坏巷道的现象，特别是在一些岩体较为松软的地方，如果出现这一类的问题，便无法發挥其其中的作用，经过多次返修，如仍无法满足要求，那么这一地段的开挖将会陷入瓶颈，在煤矿巷道挖掘的过程当中，围岩的岩体遇到水之后，会产生很大的膨胀力，围岩在过大的挤压力的作用下会产生变形，直接影响支护结构的稳定，在掘进过程当中，受到重力因素的影响，顶板也会出现掉落的现象，加之层理结构的发育和变化，顶部的裂缝容易增多，并且易发生开裂，甚至还会产生围岩离层，甚至发生冒顶事故。

（二）影响因素

地质构造施工技术会影响整个开采过程的稳定与安全，在井下巷道开发的过程当中，会受到煤矿地层的发育状况的影响，褶皱构造稳定性较好的地方可以加快施工，但是一般的煤矿井下都属于复杂的地质结构，掘进的速度和质量会受到很大的影响，在褶皱断层的地质条件下，煤层的厚度也发生较大的变化，其稳定性和支护结构容易发生垮落等一系列的问题。同时施工技术也会影响到开挖的稳定性，一般采用锚喷支护的方式进行顶板支护，这种方法使安全性和工作质量得到了提升，但是如果炮眼掌握不当，或者是药量不够，也会降低锚网喷支护的质量，在一些巷道较为密集的地区，在开挖第一条巷道时，由于地面地表的岩层受到了破坏，那么其他地方也会受到影响，顶板支护的难度将会大大增加。

三、掘进巷道支护方式

（一）锚杆支护

在我国，锚杆支护是煤矿巷道首选的支护方式，因为它可以有效改善煤矿巷道的布置方式，提升煤炭的产量以及经济效益，这种支护方式主要的支护结构，包括锚杆杆体、托板、锚固剂、钢带和一些网等，锚杆的主要作用在于抗剪、抗拉，而托板是围岩与锚杆尾部相互接触的主要构件，通过施加适当的扭矩给螺母，使得巷道表面的托板受到挤压，将预紧力提供给锚杆，并不断扩散到煤体之中，使得围岩的外部应力状态有所改善，有效解决裂隙张开，结构表面滑动等围岩出现的一系列问题，当围岩出现变形的状况时，托板可以将围岩变形产生的荷载传给锚杆杆体，使得锚杆的工作阻力不断加大，抑制围岩变形状况的出现，而网紧贴于巷道的表面，能够提供支护的力量，并且能够防止围岩当中的破碎岩块对巷道造成阻塞，或者是垮落的问题，为施工的展开提供更加安全可靠的环境，成本较低，因此受到了广泛欢迎。

（二）矿用型钢支护

当前的煤矿矿用支护型钢主要采用工字钢和u型钢两种，一般煤矿为椭圆形或者是半圆形，在这些巷道断面当中，这类矿用的支护钢型的韧性较好，并且能够抗剪、抗压、抗拉，这两种钢具有很强的优势，所以得到了广泛运用，在煤矿巷道掘进过程当中，工作环境相对复杂，所以矿用支护型钢必须具备很高的性能，在煤矿井下巷道掘进过程当中产生的横向负载和竖向的推动力，必须由支护架进行承担，在使用之后，架的横向与纵向的两个方向上都必须要具备足够的负载能力，截面抵抗矩直接影响着高架断面的集合参数，所以要对其负载能力和截面抵抗矩的数值进行科学分析，以保证两个数值相互接近，来提高支护架的应用能力。

（三）可缩性支架

支架的极限承载能力受到支架是否发生塑性变形的影响，所以在实际过程当中，实际的承载能力是指煤矿巷道的可缩小支架在紧缩过程当中所出现的负荷承载能力，受到煤矿巷道之下的工作状况、工作环境以及构件连接的影响，一般情况下，煤矿巷道的实际承载能力与极限承载能力相差不大，为了保持最好的状态，必须对其极限值进行计算，保证其实际承载能力与极限值之间的数字差距较小，来使支架达到最好的工作状态，为开采工作的展开，提供更加便捷的条件。

四、加强煤矿巷道掘进顶板支护技术的措施

（一）提高支护工具的质量，完善支护技术

煤矿企业在进行巷道掘进工作时，一方面要确保掘进的进度，还要保证施工的安全。因此，煤炭企业要提升使用设备的质量，并加大对设备的投入，增加设备维护的频率，延长设备的使用期限。井下巷道支护设备主要对施工中的巷道进行稳固，确保巷道施工环境的相对稳定，防止塌陷现象的发生。因此，支护设备的稳定性和抗压性是衡量支护设备的重要标准。企业在选择购买巷道支护设备时，要严格按照施工的标准和相关的安全制度选择高质量的支护工具，对支护材料的规格、大小、数量等进行反复的核查，确保巷道的使用状况达到施工的标准。

（二）提高安全意识，提高巷道掘进施工质量

煤炭企业要加强对巷道掘进工作的安全管理，形成相应的安全标准和施工操作规范。首先，要加强员工的安全意识，形成自上而下的安全管理标准，强化安全管理工作，要求管理人员进行安全监督，并强化安全意识的宣传工作。巷道掘进支护工作是保障巷道掘进工作安全的重要方面，在此基础上，煤矿企业要建立一套完善的考核标准，对工作人员的巷道掘进顶板支护技术进行考核，在建立考核体系时，将考核的结果与员工的绩效奖励体系相联系，强化员工的重视程度，使员工自觉增强相应的技术技能。此外，企业还要建立相应的操作标准，在对员工的顶板支护工作进行实测后，形成施工的标准制度。

（三）引入新的技术技能，形成完善的井下掘进施工体系

煤矿企业在发展过程中需要不断强化自身的技术体系，对不同巷道采用不同的施工技术，建立完善的施工体系。在施工前，要根據巷道的使用要求确定设计图纸和施工计划，并提前选择相应的施工方式。煤矿掘进工作与施工现场的地理位置、地理环境等问题相关，需要提前对施工位置的矿压、围岩等环境资料进行调查分析，确定施工的环境后选择相应的支护技术。对施工过程中可能出现的安全问题和支护设备的安装选择问题要进行提前的预防和计划，确保井下巷道的掘进工作能够顺利进行。

五、结论

总之，顶板支护技术在煤矿井下巷道掘进施工中具有重要的作用，顶板支护的稳定性能够影响井下巷道的安全性能，并进而影响井下工作人员的安全，影响企业的施工效率和施工质量。在进行煤矿井下巷道掘进顶板支护工作时，煤矿企业要建立相应的施工标准，并在进一步提高施工技术的同时提高施工质量。

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