煤矿掘进工作面支护技术的研究应用

张志刚

摘要：在采煤掘进工作面施工的过程中，面临的支护难题也较为突出，影响到采掘工程开展的效果。而充分结合采掘工作所处的地质条件，选择使用高强度支护技术，推动各个支护体之间的耦合性，对于提升支护效果较为关键。在具体操作时，较为关键的内容就是提升支护体的耦合性，形成相互协调、变形适当的支护方案。

关键词：煤矿掘进;工作面;支护技术;研究应用

引言

煤矿生产中，工作人员需根据煤矿生产实际，采取有效措施不断完善煤矿掘进方案，适度优化煤矿的生产条件，使工作面设置更为合理，而这也是煤矿生产质量得以改进的重要前提，有利于增大煤矿生产的经济效益。

1 煤矿采煤掘进工作面支护现状分析

从现场勘查情况来看，工作面施工以来巷道整体出现了较为严重的变形问题，在勘查中，选择使用了“十字布点法”对巷道整体的变形情况进行了监测。通过监测发现，巷道整体的变形情况为：第一，巷道顶板出现了明显的煤层脱落问题，顶板支护用的锚杆也出现了不同程度的拉断问题，连接锚杆的钢带也出现了破断，部分位置钢丝网出现了严重破坏。现场施工人员，对顶板出现严重破坏的问题，选择使用了木垛的方式进行支护，但是从支护效果来看，效果相对较差。第二，巷道底板出现的底鼓问题较为明显。从现场测量来看，最大位置的底鼓数量超过了1.3m，对巷道正常使用带来了严重影响。由于巷道出现的严重底鼓问题，导致巷道高度平均减少量超过了1m。第三，巷道两帮整体也出现了明显的收敛，片帮问题较为突出，导致巷道留设的煤柱明显的变小。第四，在巷道的两底角的位置有明显的鼓起问题，这表明巷道在原有支护状态下，整体的支护效能已经完全的丧失。

2 煤矿掘进工作面的影响因素

2.1工作面巷道围岩力学特征。

一般来说，巷道顶底板岩层强度有限，在高强度和高压力下，巷道顶板和两帮压力过于集中，最终导致这两处岩层出现塑性变形，底鼓现象越来越明显，影响到巷道顶板和两帮岩层的稳定性。从现场勘查和实验室分析来看，巷道围岩整体强度不高，但是巷道所处位置整体的地应力相对复杂，这就导致在巷道的两帮和顶板的位置容易出现应力集中的问题。从而导致在巷道的两帮、顶板等位置的岩石出现了严重的塑形变形，最终导致巷道整体出现了较为突出的变形问题，影响到巷道的正常使用。

2.2支护结构不合理。

现阶段，工作面采用的是顶板锚杆支护和顶板加挂金属网等形式，并在两帮和顶板处设计带钢带的支护形式，。总的来说，该种支护形式容易对巷道围岩稳定性产生影响。对于特殊的工作面，煤矿企业往往会采用锚网和U型钢结合的支护形式，但钢带和钢支架等在刚度和强度方面无法保持同步。随着采掘工作的不断推进，整体支护装置无法同时起到支护作用，进而出现变形情况，不利于巷道围岩稳定性的维护。在巷道的支护过程中，选择的U型钢支架、钢带等在强度、刚度等方面表现出明显的不耦合的问题，各个支护体之间并不能起到共同变形、承载的目标，对巷道整体的稳定性也带来了较大的影响。

2.3工作面开采扰动。

在巷道实际掘进过程中，岩层表面收敛量会大幅下降，此时巷道顶底板稳定性较好，但在采煤作业后，在采煤动压作用下，工作面巷道顶板会呈现明显的下沉趋势，巷道煤柱变形明显。工作面开采过程中，产生的扰动问题明显。在巷道刚开始掘进的过程中，巷道围岩整体的变形相对较小，顶板、底板及两帮也相对稳定，但是随着工作面的不断向前推进，出现了较多的采动压力，巷道的变形量也随之增加，特别是工作面巷道顶板也出现了较为明显的下沉，两帮煤柱也因此出现了明显的压缩变形问题。

3 煤矿掘进工作面支护技术的应用

3.1锚杆支护。

开展锚杆支护操作期间，首要工作为依据操作方案科学的选取仪器、工人，并且规划工作流程，保证施工与临时支护工作完结方能够依据安全标准开展敲帮问顶。之后在施工巷道周边岩层展开钻孔，同时依据操作方案判定钻孔方位以及其他数据，保证钻孔效果，钻孔工序完结后方能够进行锚杆的装设。锚杆装设前需要填充锚固剂，之后装设锚杆，借助锚杆钻机引起杆体搅动锚固剂，待固化之后装设托板与螺母，按照规定扭力拧紧螺母，从而保证锚杆的装设质量。

3.2压力监测。

在推行高强支护技术时，相关技术人员需要根据煤矿采煤掘进的具体情况以及煤矿巷道建设等制订有效的管控措施。尤其是在巷道顶部及巷壁压力处置上，高强支护技术的应用必不可少，可避免巷道稳定性受到影响。另外，工作人员还要对巷道顶部压力开展有序监测，借助顶板离层仪等设备，时刻监测顶板压力，维护支护体整体结构的安全。虽然高强支护技术功能性较强，但如果在使用时没有对该项技术进行全面的了解和规划，容易导致煤矿顶板在开采时出现问题。因此，相关工作人员需要在支护体建立初期对巷道变形问题进行处理，将变形量控制在合理范围内，避免支护效果受到影响。在进行技术推广时，管理者应首先对技术内容进行深入了解，管理好煤矿岩层结构数据及其他信息，让支护系统更具稳定性特征，避免给煤矿企业带来经济损失。

3.3地质构造区加强支护。

若是施工位置地质结构比较繁琐，则矿山压力可能比较独特，从而造成冒顶问题的出现，在此种情况下则需要进行加强支护。施工位置距离断层较近时，由于断层周边应力比较聚集，则必须应用钻探法展开探测，在确保断层无异常的情况下，强化支护措施，然后才能够向前掘进。通常情况下，能够借助地质勘测掌握有关数据，不过在矿层厚度波动较大、存储状态比较特殊的位置基本上无法借助勘测收集数据。对此，在矿层波动较大的位置，需要关注矿层顶板的形态，科学的选取施工措施，在保证巷道成型的基础上，同时必须尽可能的降低对顶板的损坏，避免冒顶问题的出现。若是矿层顶板出现碎裂，则必须采取有效的措施展开支护，有效的提高施工过程的安全性。对此，在进行支护期间必须依据顶板岩层的形态科学的选取支护形式。如今大多数巷道会应用双巷施工，因此在施工构成中需要科学的选取煤柱宽度，保证煤柱可以良好的发挥支撑效用。

3.4高强支护的加固设计。

在巷道变形破坏严重的地方，工作人员可以采用合理的注浆加固方案。在此过程中，注浆加固所使用的设备主要是气动高压双液化注浆泵。对于巷道顶板和两帮变形破坏比較严重的区域，可以通过增加弧拱形支架的方式进行加固，为后续工作的开展创造有利条件。总的来说，在进行加固后，高强支护技术的应用效果更好。

3.5提高煤矿掘进支护工作的机械化程度。

煤矿在支护过程中通常会使用机械设备，根据实际的施工条件合理的选择设备，相关施工人员在实际开采之前必须围绕施工进行相关培训，通过培训在一定程度上提高施工人员的专业技能和理论知识，并且能够提升其对所操作设备的了解，保证煤矿掘进支护过程中机械化程度有所提升。同时，煤矿施工单位必须定期为机械设备进行检修，有效的缩减设备发生故障的概率，从而确保设备的性能，此外还能够延长设备的使用寿命。

4 结束语

综上所述，现阶段，煤矿采煤掘进工作朝着更深层次和方向发展，但在地下开采时，容易出现很多风险，导致工作人员的生命安全受到极大的威胁。为此，很多煤矿企业开始在煤矿巷道之中应用高强支护技术，旨在减少煤矿顶板事故的出现。

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