煤礦掘進巷道支護技術與頂板管理

梁衛強

摘要：巷道掘進是一項復雜系統性的工程，不但要根據實際施工的地質構造條件來制定施工進度方案，而且必須要選擇合理的施工辦法和施工設備，保證巷道掘進工作的高效率和順利。巷道掘進過程中支護形式的可靠性越來越高，但仍然存在一些安全威脅。為了可以保障巷道掘進工作的安全進行，為了保證在巷道掘進工作中能夠有效的頂板支護，本文簡要的對頂板的支護形式進行解析，分析巷道掘進頂板支護存在的問題，制定方案，解決煤礦巷道掘進支護工作中存在的問題和化解工人擔心的問題。

關鍵詞：煤礦掘進；巷道支護；技術；分析

隨著近幾年我國各行各業對煤炭能源需求量不斷加大，煤礦企業采掘活動不斷加大，造成了礦井內掘進工作面數量隨之增加。目前我國掘進工作面在施工過程中一般采用傳統錨（索）噴網聯合支護形式，但礦井內地質構造及施工環境復雜，掘進巷道在施工過程中受上覆巖層及鄰近采空區采動壓力影響，掘進巷道支護工藝、支護技術以及支護質量還存在一些問題，嚴重影響著掘進巷道施工安全。

一、煤礦井下巷道掘進的支護形式

（一）被動支護

在煤礦井下巷道掘進的工程中，被動支護是不可或缺的一部分，將圍巖坍塌巖和支護結構兩者分開來分析，這兩者之間的關系是“荷載一結構”，被動支護是為了承受圍巖坍塌產生的荷載，但是不能制止圍巖周圍的坍塌和變形，只是一個被動的狀態。主要的被動支護可分為下面幾種：木支護，石材支護，礦用支護型鋼，可縮性支架，預留煤柱。

（二）主動式支護方式

在煤礦井下巷道掘進工程中，另一種主動積極防御的支護方式是主動支護方式，并利用圍巖的強度來支撐巷道。主要的主動支護可分為下面幾種：錨桿支護，噴射混凝土支護

二、煤礦巷道支護方式存在的問題和影響因素

（一）煤礦巷道支護方式存在的問題

在開采的過程當中，由于圍巖的穩定性較差，煤礦巷道的支護難度會大大增加，如果出現了過大的變形或者是位移，也就可能出現破壞巷道的現象，特別是在一些巖體較為松軟的地方，如果出現這一類的問題，便無法發揮其其中的作用，經過多次返修，如仍無法滿足要求，那么這一地段的開挖將會陷入瓶頸，在煤礦巷道挖掘的過程當中，圍巖的巖體遇到水之后，會產生很大的膨脹力，圍巖在過大的擠壓力的作用下會產生變形，直接影響支護結構的穩定，在掘進過程當中，受到重力因素的影響，頂板也會出現掉落的現象，加之層理結構的發育和變化，頂部的裂縫容易增多，并且易發生開裂，甚至還會產生圍巖離層，甚至發生冒頂事故。

（二）影響因素

地質構造施工技術會影響整個開采過程的穩定與安全，在井下巷道開發的過程當中，會受到煤礦地層的發育狀況的影響，褶皺構造穩定性較好的地方可以加快施工，但是一般的煤礦井下都屬于復雜的地質結構，掘進的速度和質量會受到很大的影響，在褶皺斷層的地質條件下，煤層的厚度也發生較大的變化，其穩定性和支護結構容易發生垮落等一系列的問題。同時施工技術也會影響到開挖的穩定性，一般采用錨噴支護的方式進行頂板支護，這種方法使安全性和工作質量得到了提升，但是如果炮眼掌握不當，或者是藥量不夠，也會降低錨網噴支護的質量，在一些巷道較為密集的地區，在開挖第一條巷道時，由于地面地表的巖層受到了破壞，那么其他地方也會受到影響，頂板支護的難度將會大大增加。

三、掘進巷道支護方式

（一）錨桿支護

在我國，錨桿支護是煤礦巷道首選的支護方式，因為它可以有效改善煤礦巷道的布置方式，提升煤炭的產量以及經濟效益，這種支護方式主要的支護結構，包括錨桿桿體、托板、錨固劑、鋼帶和一些網等，錨桿的主要作用在于抗剪、抗拉，而托板是圍巖與錨桿尾部相互接觸的主要構件，通過施加適當的扭矩給螺母，使得巷道表面的托板受到擠壓，將預緊力提供給錨桿，并不斷擴散到煤體之中，使得圍巖的外部應力狀態有所改善，有效解決裂隙張開，結構表面滑動等圍巖出現的一系列問題，當圍巖出現變形的狀況時，托板可以將圍巖變形產生的荷載傳給錨桿桿體，使得錨桿的工作阻力不斷加大，抑制圍巖變形狀況的出現，而網緊貼于巷道的表面，能夠提供支護的力量，并且能夠防止圍巖當中的破碎巖塊對巷道造成阻塞，或者是垮落的問題，為施工的展開提供更加安全可靠的環境，成本較低，因此受到了廣泛歡迎。

（二）礦用型鋼支護

當前的煤礦礦用支護型鋼主要采用工字鋼和u型鋼兩種，一般煤礦為橢圓形或者是半圓形，在這些巷道斷面當中，這類礦用的支護鋼型的韌性較好，并且能夠抗剪、抗壓、抗拉，這兩種鋼具有很強的優勢，所以得到了廣泛運用，在煤礦巷道掘進過程當中，工作環境相對復雜，所以礦用支護型鋼必須具備很高的性能，在煤礦井下巷道掘進過程當中產生的橫向負載和豎向的推動力，必須由支護架進行承擔，在使用之后，架的橫向與縱向的兩個方向上都必須要具備足夠的負載能力，截面抵抗矩直接影響著高架斷面的集合參數，所以要對其負載能力和截面抵抗矩的數值進行科學分析，以保證兩個數值相互接近，來提高支護架的應用能力。

（三）可縮性支架

支架的極限承載能力受到支架是否發生塑性變形的影響，所以在實際過程當中，實際的承載能力是指煤礦巷道的可縮小支架在緊縮過程當中所出現的負荷承載能力，受到煤礦巷道之下的工作狀況、工作環境以及構件連接的影響，一般情況下，煤礦巷道的實際承載能力與極限承載能力相差不大，為了保持最好的狀態，必須對其極限值進行計算，保證其實際承載能力與極限值之間的數字差距較小，來使支架達到最好的工作狀態，為開采工作的展開，提供更加便捷的條件。

四、加強煤礦巷道掘進頂板支護技術的措施

（一）提高支護工具的質量，完善支護技術

煤礦企業在進行巷道掘進工作時，一方面要確保掘進的進度，還要保證施工的安全。因此，煤炭企業要提升使用設備的質量，并加大對設備的投入，增加設備維護的頻率，延長設備的使用期限。井下巷道支護設備主要對施工中的巷道進行穩固，確保巷道施工環境的相對穩定，防止塌陷現象的發生。因此，支護設備的穩定性和抗壓性是衡量支護設備的重要標準。企業在選擇購買巷道支護設備時，要嚴格按照施工的標準和相關的安全制度選擇高質量的支護工具，對支護材料的規格、大小、數量等進行反復的核查，確保巷道的使用狀況達到施工的標準。

（二）提高安全意識，提高巷道掘進施工質量

煤炭企業要加強對巷道掘進工作的安全管理，形成相應的安全標準和施工操作規范。首先，要加強員工的安全意識，形成自上而下的安全管理標準，強化安全管理工作，要求管理人員進行安全監督，并強化安全意識的宣傳工作。巷道掘進支護工作是保障巷道掘進工作安全的重要方面，在此基礎上，煤礦企業要建立一套完善的考核標準，對工作人員的巷道掘進頂板支護技術進行考核，在建立考核體系時，將考核的結果與員工的績效獎勵體系相聯系，強化員工的重視程度，使員工自覺增強相應的技術技能。此外，企業還要建立相應的操作標準，在對員工的頂板支護工作進行實測后，形成施工的標準制度。

（三）引入新的技術技能，形成完善的井下掘進施工體系

煤礦企業在發展過程中需要不斷強化自身的技術體系，對不同巷道采用不同的施工技術，建立完善的施工體系。在施工前，要根據巷道的使用要求確定設計圖紙和施工計劃，并提前選擇相應的施工方式。煤礦掘進工作與施工現場的地理位置、地理環境等問題相關，需要提前對施工位置的礦壓、圍巖等環境資料進行調查分析，確定施工的環境后選擇相應的支護技術。對施工過程中可能出現的安全問題和支護設備的安裝選擇問題要進行提前的預防和計劃，確保井下巷道的掘進工作能夠順利進行。

五、結論

總之，頂板支護技術在煤礦井下巷道掘進施工中具有重要的作用，頂板支護的穩定性能夠影響井下巷道的安全性能，并進而影響井下工作人員的安全，影響企業的施工效率和施工質量。在進行煤礦井下巷道掘進頂板支護工作時，煤礦企業要建立相應的施工標準，并在進一步提高施工技術的同時提高施工質量。

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