淺談煤礦頂板支護技術的應用

【摘 要】煤礦頂板支護工作對于煤礦生產安全有著重要的影響，要想提升煤礦生產的安全性，必須要做好頂板支護設計工作，在頂板支護技術中，支護方式的設計與支護形式的選擇是其中的關鍵性因素，煤礦頂板支護技術不僅需要滿足施工流程的要求，也要有著理想的防御能力，本文主要分析煤礦頂板支護形式以及設計要點。

【關鍵詞】煤礦頂板；支護技術；應用研究

煤礦頂板支護的質量對于煤礦企業的生產效率與勞動安全有著直接的影響，在頂板支護技術中，支護方式的設計與支護形式的選擇是其中的關鍵性因素，煤礦頂板支護技術不僅需要滿足施工流程的要求，也要有著理想的防御能力，下面就針對幾種煤礦頂板支護技術進行深入的分析。

1 煤礦頂板支護形式分析

1.1 煤礦頂板的基本支護形式

煤礦頂板基本支護形式包括石材支架、型鋼支架與木材支架幾種模式。石材支架是與石材與砂漿砌成的一種連續性支架，與其他的支架形式相比而言，石材支架有著取材廣泛、強度高的優勢，也可以阻止圍巖的風化；型鋼支架在我國的煤礦中應用范圍最為廣泛，常用的支架形式包括U型鋼與工字鋼兩種，型鋼支架常常應用在巷道斷層破碎位置以及圍巖變形量較為嚴重的地區；木材支架與石材支架和型鋼支架相比，有著質量輕、架設便利的優勢，也可以適應各種各樣的作業環境，但是，該種支架模式的防火性能、腐蝕性能相對較差，強度也不及石材支架與型鋼支架。

1.2 煤礦頂板的巷道加固形式

煤礦頂板的巷道加固形式包括機械加固與注漿加固兩種形式，機械加固的作用就是夯實，該種加固模式即利用人力或者機械將松散部分壓實；注漿加固即通過注射漿液的模式將圍巖與泵漿形成一個有機整體，達到穩定結構、閉合裂縫的效用。

1.3 錨桿支護巷道加固形式

錨桿支護即將錨頭、桿體、托板等桿狀結構物固定在巷道圍巖之中，該種加固型形式能夠有效提升巖體的強度與應力，根據錨固方式的不同，錨桿支護巷道支護形式包括機械式加固形式、粘結式加固形式與摩擦式加固形式；根據材料的不同，錨桿支護巷道支護形式包括木錨桿加固形式、金屬錨桿加固形式、竹錨桿加固形式與混凝土錨桿加固形式；根據作用特征的不同，錨桿支護巷道支護形式包括主動式錨桿加固形式與被動式錨桿加固形式兩種。

在錨桿支護巷道加固形式之中，錨固劑、金屬網、鋼帶、托板是必不可少的部分，錨固劑可以粘結好巖石壁與錨桿，金屬網和鋼帶可以有效提升圍巖穩定性，托板可以提升錨桿工作阻力。

1.4 煤礦頂板強化支護形式

煤礦頂板強化支護形式包括臨時性支護與永久性支護兩種形式，臨時性支護即在巷道內某一點設置容易拆移與安裝的支撐柱，其中最為常用的就是液壓支柱；永久性支護即在巷道支護中增加構件來提升巷道穩定性，其中最為常用的包括中心柱、立柱與偏心柱。

2 煤礦頂板支護技術理論

2.1 懸吊理論

懸吊理論適宜用在規模大，頂板上部巖層穩定的煤礦之中，若煤礦頂板發生松動，即可在上部做好平衡拱，在設計的過程中只要明確巖層重量，即可根據巖層重量來分析出錨桿的錨固力、長度、直徑以及間排距。

2.2 組合梁理論

組合梁理論適宜用于采深較淺，且頂板巖層結果多，軟巖構造應力偏低的煤礦之中，在具體的應用過程中需要鎖緊薄巖層，這樣即可有效提升巖層之間的抗剪剛度與摩擦力。在組合梁理論中，錨桿能夠提供出軸向與切向約束，在設計時主要計算出錨桿承載能力即可確定好錨桿支護的其他參數。

2.3 組合拱理論

組合拱理論適宜用在拱性巷道圍巖破裂的煤礦中，如果巷道周邊間距較小，即可利用錨桿圓錐形壓力形成均勻壓縮袋，考慮到該種支護模式難以進行定量計算，因此，只要分析出加固拱厚度即計算出相應的參數。

3 煤礦頂板錨桿支護設計方式

煤礦頂板錨桿支護設計內容較多，包括巷道圍巖地質力學評估、井下情況監測、初始設計、相關信息的反饋以及修正設計：

3.1 圍巖地質力學評估的方式

在煤礦頂板支護設計中，對圍巖地質力學進行評估的根本目的就是為圍巖類型的設計提供科學合理的數據支持，為了提升設計準確性，在評估的過程中必須要考慮到地應力、黏結強度、采動影響、圍巖結構、地質構造、圍巖強度、圍巖巖性、環境等因素。

3.2 井下監測方式

進行井下檢測的根本目的就是獲取到巷道圍巖與錨桿的變形與受力信息，只要獲取到這些信息，就能夠分析出巷道的安全參數，為了提升監測的準確性，需要根據錨桿受力情況、分布情況進行選擇。就現階段來看，井下監測指標包括錨桿受力、錨索受力、頂板離層值、兩幫移近量幾個指標。

3.3 初始設計方式

在完成評估與井下監測工作之后，即可確定圍巖分類表的類型，并以此為基礎確定巷道頂板錨桿參數與支護形式。

3.4 信息反饋方式

信息反饋就是間以上監測的參數與設計參數進行分對比，分析出支護材料的成本，并總結出影響巷道整體性能的因素，從中篩選出最優的參數。

3.5 設計修正

在以上的流程完成后，就需要對實測值與設計值進行對比，若有指標難以滿足初設設計要求，就需要進行相應的修正，在修正時，應該優先修改預緊力，若頂板發生錨桿位置移動、頂板彎曲變形或者兩幫移近量增大的情況，就需要增加錨桿與錨索預緊力。就現階段來看，我國錨桿預緊力應該控制在材料屈服強度的50%之內。

4 結語

總而言之，煤礦頂板支護工作對于煤礦生產安全有著重要的影響，要想提升煤礦生產的安全性，必須要做好頂板支護設計工作，但是就現階段來看，我國煤礦頂板支護工作還存在一些問題，詳細通過相關學界專家學者的努力，我國煤礦頂板支護技術定可以達到新的臺階。

【參考文獻】

[1]楊波.煤礦頂板支護技術的研究與設計[J].河南科技，2013（06）.

[2]He MC.Present state and perspective of rock mechanics in deep mining engineering[C]//Proceedings of the 8th rock mechanics and engineering conference. 2004.

[責任編輯：楊玉潔]