地下矿山井下巷道掘进顶板支护技术探讨

郜晓龙

（安徽太平矿业有限公司，安徽 淮北 235115）

通过我国现阶段科技的发展，地下矿山井下巷道顶板支护技术也需要不断的更新，以便为矿产资源的开采提供可靠的安全保障，想要地下矿山行业可持续发展，就一定要注重矿产资源开采工人的安全问题，而地下矿山井下巷道掘进顶板支护技术是一个非常重要的地下矿山井下施工安全措施，该项技术措施可以在矿产资源开采的过程中，对已经施工完成的工程起到支撑效果，让已施工工程保持一定的稳定性，从而保障矿产资源开采的安全[1]。但地下矿山井下巷道掘进顶板支护技术并不是个轻松的技术，因为各种因素的影响加之技术也比较复杂，所以想要顺利的将地下矿山井下巷道掘进顶板支护技术进行有效的实施，还要进行不断的努力探究。

1 地下矿山井下巷道掘进顶板支护的必要性

矿产资源开采的工作具有一定的危险性，为了最大化的保证矿产资源开采工作者的安全，将地下矿山井下巷道掘进顶板支护技术有效的实施到矿产资源开采的过程中是必不可少的重要环节，其中实施的必要性主要体现在以下几点：第一点，地下矿山井下巷道掘进顶板支护技术的有效实施可以为矿产资源开采提供一个安全的施工空间，阻止矿体围岩在矿产资源开采过程中垮落[2]；第二点，地下矿山井下巷道掘进顶板的支护可以对施工中矿体围岩的稳定有最大强度的整体保障，以避免岩层下沉离层、冒落片帮，对施工安全造成影响；第三点，地下矿山井下巷道掘进顶板支护技术是衡量工作效果的标志，可以确保在采矿施工中巷道的稳定可靠，不产生形变或者位移[3]。

2 地下矿山井下巷道掘进顶板支护的要求

2.1 支撑点的选择

在进行地下矿山井下巷道掘进顶板支护的过程中，可以将围岩自己的支撑力和工具支架的支撑作用充分利用，从基础上实现对地下矿山井下巷道的支护，并且在矿产资源开采的过程中，要尽量将破坏巷道附近围岩的情况降到最小[4]。对于支架的运用，首先要对地下矿山井下巷道顶板的压力进行检查分析，只有这样才能更好的选择出最合适巷道的支护方式，在巷道掘进顶板支护技术的实施过程中，支护点是支撑整个技术的关键要点，对于支护点的选择，往往要在受力面积大的地方，进行支撑的时候对支撑点的位置也要进行布置，把握支撑点的密度，控制位置布置的疏密，这才能保证巷道支撑中受力的平衡，进一步提升矿产资源井下施工的安全。因为矿产资源开采在地下施工的特殊性，对于施工所在地质结构的要格外重视，需要结合施工现场地下的实际情况确定支撑位置，以便掌握支撑力的平衡，让矿产资源开采过程中支护的安全效果可以得到最大化的发挥。地下矿山井下巷道掘进顶板支护方案设计示意图见图1。

图1 地下矿山井下巷道掘进顶板支护方案设计示意图

2.2 回采采场顶板的支护

回采工作面的支护可以有效地保证回采矿石的安全工作空间，空场采矿法中回采工作面的宽度称为矿房宽度，其根据矿体的厚度，顶板的稳固性确定。矿房中预留的矿柱称为支撑矿柱，其尺寸和间距同样也是根据矿体的厚度，顶板的稳固性确定的。确定回采工作面宽度时既要有利于进行回采工作，又应便于工作面的维护和通风，而对回采工作面进行的一些支护措施，可以让顶板支护、安全通道、通风通道的支护得以稳定性的保障，因为回采工作面尺寸一般较大，其存在较大压力和风险性，在进行回采工作面顶板护时，为避免顶板及两帮围岩、矿石发生坍塌情况，在支护上一般选择液压支柱和安装锚网锚索等进行支护，只有这样才能实现有效的支护效果[5]。

3 影响地下矿山井下巷道掘进顶板支护的因素

3.1 施工工艺质量的影响

现阶段的地下矿山井下巷道掘进顶板支护技术工作实施的过程中，会因为施工工艺的质量较低的造成整体顶板支护工作失去常规稳定性，尤其是在施工的过程中，施工工艺对于地下矿山井下巷道掘进顶板支护有直接的影响[6]。现阶段在地下矿山井下巷道掘进的过程中，钻爆掘进法由于掘进效率高，受到了很多矿产资源企业的青睐，但是在实际应用的过程中，钻爆掘进法虽然能够有效提升施工的速度和效率，但是一旦出现不规范的操作，或者与施工现场的实际情况不相符，很容易导致顶板支护失去稳定性和安全性，还有可能会引起巷道的坍塌冒落，而这种情况一旦出现，不仅会干扰到后续的工作，对于施工进度造成非常不利的影响，同时，还有可能会引起一系列的安全事故，威胁到施工人员的生命安全[7]。

在应用钻爆掘进法的过程中，火药装填量不合理或者位置确定存在问题，都有可能会对于顶板支护的稳定性造成不利的影响。另外，部分矿产资源在开采的过程中，没有进行合理的规划，导致巷道之间的距离过近，这样一条巷道在掘进的过程中，另一条巷道也会受到影响，由于地应力的改变，使得顶板支护的稳定性和安全性难以保障。地下矿山井下巷道掘进锚网喷支护结构图见图2。

图2 地下矿山井下巷道掘进锚网喷支护结构图

3.2 地质条件因素的影响

在地下矿山井下巷道掘进的过程中，地质条件也是不可忽略的重要因素，对于顶板支护来说，这一条件的产生的影响也是非常巨大的。

对于巷道进行掘进时，不可避免的会对于地下应力结构造成改变，这一操作会直接导致原本保持平衡的地质状态失衡，而之所以在巷道掘进时进行顶板支护操作，就是为了保证巷道结构应力的平衡，避免出现坍塌冒落事故[8]。如果在巷道掘进的过程中，现场的地质条件较好，能够很好的保持稳定性，也就不需要进行大规模的顶板支护，不仅有助于降低施工成本，减少工作量，同时，还能够为地下采矿作业节约更多的空间，有助于提升采矿的效率。但是如果地质条件比较差，难以满足掘进作业当中的稳定性需求，就需要结合地质条件的具体情况，制定合理的顶板支护方案，并且要保证顶板支架的数量足够。虽然在这种情况下会在支护方面投入更多的成本，并且有可能会影响到开采的效率，但是能够在极大程度上保证巷道的稳定性和安全性，切实保障施工人员的生命安全。地下矿山井下巷道围岩地质条件变化塑性云图见图3。

图3 地下矿山井下巷道围岩地质条件变化塑性云图

4 强化地下矿山井下巷道掘进顶板支护技术的策略

4.1 优化顶板支护技术

在实际进行地下矿山井下巷道掘进施工之前，首先应当全面系统的考虑到施工现场的情况，包括地质水文条件、施工工艺等，并且在此基础上，制定合理有效的顶板支护方案，另外，保证顶板支护方案与巷道掘进方案的协调性，确保两者都可以发挥出应有的作用，在提升施工效率的同时，保证施工人员的生命安全。其次，制定完善的顶板支护施工计划，除了要准备好材料、设备等构成要素，也要充分考虑到材料设备的数量、规格等[9]，确保顶板支护施工能够满足后续施工的要求。最后，在顶板支护施工的过程中，应当结合施工方案，并且严格按照标准和规范进行操作，确保每一个环节的质量，确保顶板支护具有良好的稳定性和承载能力。特别是在顶板极不稳固安装支护支架时，首先要考虑到支架能够很好的满足顶板支护的要求，具有较高的承载力，也要确保接触面的平整，以及确保接触面的面积足够，具有较高的稳定性。支架结构应当结合顶板支护的需要进行选择，避免在使用的过程中，由于结构不合理而导致出现的位移或者变形情况，并且这一措施也有助于保证施工的空间，避免在后续的开采过程中，由于巷道空间的缺乏而进行整改，减少施工成本的同时，也能够进一步提升顶板支护的稳定性。

4.2 强化支护安全意识

在地下矿山井下巷道掘进作业的过程中，安全是第一要务，只有保证施工的安全性，才能稳定推进施工的进度，避免产生一些直接或者间接的损失。因此，矿产资源企业应当对于安全生产有正确的认识，并且通过培训教育等活动，提升施工人员的安全意识，使得安全教育能够落到实处，尤其是地下矿山井下巷道掘进顶板支护方面，更需要提升重视程度[10]。而想要达到这一目的，切实保证施工人员规范操作，提升作业的安全性，首先，在实际进行地下矿山井下巷道作业之前，矿产资源企业应当结合现实情况制定科学合理的顶板支护方案，并且在此基础上，明确具体的操作规范和标准，要求施工人员在施工的过程中严格按照标准和规范进行，并且在实际施工的过程中，还应当由专业的工作人员进行监督和检查，及时制止不规范的施工行为。其次，要建立完善的安全监督制度，不仅要对于顶板支护施工中的每一个环节加强监督与管理，也应当加强对于顶板支护效果的监督管理，一旦发现顶板支护效果难以满足预期的要求，需要安排施工人员及时进行整改，为后续的工作创造良好的条件。另外，为了确保安全生产理念深入人心，矿产资源企业还应当定期进行培训和教育工作，不断丰富施工人员的专业知识储备，提升施工人员的专业技能水平，使得施工人员能够在施工中落实安全要求，避免留下安全隐患。

4.3 积极引进先进技术

随着科技水平的不断提升，各种新型的技术融入到地下矿山企业当中，不仅使得地下矿山企业应用的施工技术得到了极大的优化，同时，也进一步推动着地下矿山企业的现代化发展。随着各种机械技术、自动化技术以及智能化技术应用到地下矿山行业当中，地下矿山企业未来的发展方向也会逐渐向着机械化、自动化以及智能化的方向发展，这不仅能够提升开采的效率，为地下矿山企业带来更多的经济效益，同时，也为安全生产提供了更多新的思路，有助于保障施工人员的生命安全。地下矿山企业应当积极引进先进的技术和工艺，对于地下矿山井下巷道掘进顶板支护技术进行优化，促进安全生产。尤其是随着各种新型技术和设备的应用，更有助于保障地下矿山企业的安全生产。

4.4 做好施工准备工作

为了保证巷道掘进顶板支护施工的顺利进行，也为了确保顶板支护能够达到良好的效果，做好施工准备工作也是必不可少的，包括以下几个方面的内容：首先，进行严格的井下观测工作，并且结合具体的数据，选择最为适宜的顶板支护方式，同时，在巷道掘进施工的过程中，涉及到的一些重点区域，应当结合实际需要制定完善的安全技术方案。其次，优化顶板支护的施工设计，将顶板支护的相关信息数据进行完善和优化，确保掘进作业能够按照流程和标准进行。另外，为了保证顶板支护方案的合理性和可行性，在施工方案设计初次制定后，应当进行进一步的审核与讨论，找到其中存在的问题和不足之处，并且集中相关工作人员的知识和经验进行完善，确保顶板支护的设计方案能够满足承载力和稳定性的要求，同时，提升掘进施工的质量。

5 结语

总而言之，在地下矿山井下巷道掘进的过程中，顶板支护是不可忽视的重要环节之一，只有做好顶板支护工作，才能够保证掘进施工的顺利有序进行，并且确保安全作业，切实保障工作人员的生命安全。在进行地下矿山井下巷道掘进顶板支护中，首先应当对于井下的地质水文条件及影响掘进的因素有全面的了解，并且与相关数据相结合，制定科学合理的顶板支护方案，选择合理的顶板支护方式，这对于保证顶板支护的稳定性和安全性有着重要的意义。近年来，随着地下矿山井下开采深度的不断增加，再加上受到施工工艺及地质条件的影响，矿山压力增加，也导致顶板事故的频发。因此，做好顶板支护工作必不可少，能够确保安全生产，推动地下矿山企业的健康发展。