浅谈煤矿井下掘进巷道顶板支护技术

浅谈煤矿井下掘进巷道顶板支护技术

封建忠

封建忠

黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司生产技术部黑龙江省鹤岗市154100

摘要：在煤矿井下巷道施工中，顶板支护是非常重要的环节。巷道顶板支护要加强施工工艺和设备的管理，同时考虑煤矿施工给巷道顶板造成的压力，选择合适的施工工艺，从而减少顶板事故出现。巷道顶板的安全性受到地质构造、施工掘进深度等因素的影响，在实际支护中要详细考虑这些因素，从而提高巷道顶板支护强度。

关键词：煤矿井下；巷道掘进；顶板支护技术

1煤矿井下掘进巷道支护的三种形式

1.1预留柱支护形式

传统预留柱支护方式在井下开采工作中是最常使用的。在上下区段中间先预留出一定的宽度，即预留柱支护方式，这样做的好处是可以使风平巷避开支撑压力峰值区域，从而做到对顶板实施支护作用。这种支护方式虽然是最简单的，也能满足巷道支护的所有要求。但是这种支护方式所需的成本较大，因此在维护上还有很大的难度，正逐渐被其他支付方式所取代。

1.2可缩性支架形式

可缩性支架是一种金属类的支架，使用这种类型的支架来承受对应的承载能力就是在实际收缩中所体现出来的荷载能力。通过有关调查分析发现，对这种荷载能力影响的因素有很多种，其中整体支架与连接件在结构上的状况及工作情况。可缩性支架能够承受的最大压力为这种支架的最高承受力，对于如何判断支架的承受能力，取决于支架本身的塑性变形能不能够发生。在一般情况下，最大承载力与实际承载力是不相同的，在对相差数值大小进行观察后，对可缩性支架的状态如何就可以掌握，同样对相差数值也可以进行正确的评估，如相差数值越小，代表可缩性支架的形态就越优良;反之，相差的数值越大，表明可缩性支架的形态就越差，可见，二者之间呈现反比例关系。因此，可缩性支架中的良好状态就是实际与极限荷载能力数值相接近，最好二者完全相同。

1.3矿用支护型钢形式

在对井下巷道掘进开采安置顶板支护的过程中，通常使用LT型或工字型矿用支护型钢。无论选择哪种型钢作为支护用型钢，其最主要的是对韧性抗拉性能的选择。这就应对巷道内的支架从横向的承重能力与纵向推动力都进行考虑，所以，这就需要支架既能承载横向的压力，也能承担纵向在方向上的负荷。还有在井下巷道使用支护架型钢时，必须将支架自身存在的可缩性都考虑进去。因此，矿用支护型钢集合形状应在考虑锁紧与滑移中，达到支护型刚接触面积最大要求。

2煤矿井下巷道掘进顶板支护的影响因素与安全问题

2.1影响因素分析

井下开采在煤矿开采作业中占很大比例，因此保证井下巷道掘进顶板支护安全至关重要，已经成为煤矿企业应重点思考的问题，直接影响着企业的经营效益与未来发展。总得来说，影响顶板支护的因素主要包括以下两个方面。1）开采区域的地质条件。巷道掘进过程中，工作人员需全面考虑井下的地质水文条件，消除这一因素带来的消极影响。煤矿层理和节理发育情况、煤岩进度、地下水情况都对掘进工作产生了重要影响，如果无法进行合理控制，不仅降低掘进速度，还会酿成严重的安全事故，影响了企业的经济竞争力与社会竞争力。顶板与底板的稳定性也是重要的考虑因素，在稳定性好的地段可适当加快掘进速度，提高井下煤炭开采效率，但对于地质结构较差的地段，应注意安全问题，以免带来不必要的经济损失与人员伤亡。2）施工工艺。煤矿井下巷道掘进施工一般运用钻爆法，施工效率明显提升。钻爆法施工难度较大，工作人员需具备丰富的专业知识与工作经验，选择合适的炸药类型，合理控制炸药量与爆破位置，一旦出现偏差，将会降低支护效果，严重时还会导致安全事故。随着开采工作的推进，巷道会越来越密集，在这一情况下，岩体应力容易失衡，不利于支护结构发挥自身优势。

2.2存在的安全问题

煤矿井下巷道掘进顶板支护中存在的安全问题对整个开采过程的安全性影响较大，资料数据显示，顶板支护问题导致的安全事故占煤矿总事故的四分之三左右，基于此，工作人员需明确问题所在，从而有针对性地采取解决措施，保证煤炭开采工作有序进行。围岩稳固性差是最常见的安全问题，很大程度上增大了支护难度，不利于支护技术发挥功效。掘进过程中，巷道分布情况复杂，加之井下环境恶劣，围岩发生位移与变形在所难免，破坏了原有巷道的施工效果。由于变形问题无法通过增设支护结构的方法加以解决，因此必须从源头上进行控制。围岩被破坏后，顶板固定效果大打折扣，会从顶部掉落大量碎石，增大了冒顶风险，安全性降低。此外，地下水渗入围岩后会产生一定膨胀力，使得挤压力变大，导致围岩变形，进而影响顶板支护结构的牢固性与可靠性。

3煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的优化措施

3.1做好技术准备

完善的准备工作可为后续支护施工提供有效助力，具有重要意义。工作人员须在技术准备过程中注意如下事项。首先，查阅资料。掌握与该项施工有关的技术标准与参数，同时了解开采区域的岩层结构与力学性质。其次，实地考察。现有资料可能无法全面反映当地的地质水文条件，通过实地考察可明确井下的真实情况，从而更好地选择支护形式与施工工艺。再则，优化施工设计。制定科学合理的施工设计方案，在此方案中详细规定支护方式、材料设备规格与数量、临时支护形式等内容。最后，把握施工重点与难点。安排专业人员完成相关操作，降低人为因素导致的安全风险。巷道掘进顶板支护中的施工要点包括冒顶处理、巷道开口等，需提高重视程度，消除安全威胁。

3.2加强支护施工的安全监管

煤矿井下巷道掘进顶板支护施工易受外界因素影响而出现质量问题，需通过以下几项措施加强安全方面的监督管理。第一，建立健全安全监督管理机制，为支护施工的安全与效率提供制度保障。质量监督检查机制是其中的重要内容，相关工作人员需严格遵循该机制进行工作，做到及时发现问题及时处理，保证支护施工中不存在任何安全隐患。第二，选择合理的支护技术，综合考虑地质条件、经济效益等多项因素，优化支护效果。第三，加强人员培训，工作人员的专业能力与综合素质对施工质量的影响较大，企业需打造一支高水平的施工队伍，同时积极开展专业培训，强化全体员工的安全意识，提高业务水平，进而提高顶板支护能力。

3.3采用新技术与新工艺

不同的井下地质条件应选择不同的施工技术与工艺，地质构造良好的区域，可应用综合机械化掘进施工技术，但对于存在大断面的煤层，则需选择连续采煤机掘进施工技术，降低施工过程中不利因素的影响。随着科学技术的不断发展，煤炭行业涌现出了大量的新技术与新工艺，煤炭企业应选择更加智能化、自动化的支护技术，促进自身的可持续发展。举例来说，综采液压支架克服了传统施工技术的弊端与缺陷，更加安全可靠，支护效果优良，提高了企业的生产效益与竞争实力。

结束语

巷道顶板支护是保证煤矿井下作业安全的重要措施，可为工人的生命安全保驾护航，有助于促进企业向更好的方向发展。因此，要选择合适的支护形式与支护技术，尽量增大顶板的强度与稳定性。煤矿井下巷道掘进顶板支护技术较为复杂，会受较多因素影响，需加强管理与控制。目前，我国在这方面的研究尚处于初级阶段，还存在较多问题急需解决，应积极探索实践，提高顶板支护技术的应用水平，保障井下作业顺利进行，从而为煤矿企业的健康发展奠定坚实基础。

参考文献

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