煤矿井下巷道掘进顶板支护技术

原 啸

（山西焦煤西山建筑工程集团矿建一分公司，山西 太原 030000）

摘要：文章分析了煤矿井下巷道掘进顶板支护形式的分类，重点介绍了顶板支护技术的优化措施。随着煤炭需求量的大幅度提升，保证煤炭生产的安全性与高效性具有十分重要的意义。巷道顶板支护的可靠性与稳定性直接影响着开采质量与效率，应采取有效措施优化升级顶板支护技术，从而提升巷道顶板的承载能力，为井下作业打造安全的环境。通过对巷道掘进顶板支护技术的深入研究，可为井下作业提供安全保障，促使经济效益与社会效益最大化。关键词：煤矿；井下巷道掘进；顶板支护形式；影响因素；优化措施中图分类号：D917 文 献标识码：A文章编号：1672-7487（2018）05-122-21 引言

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。

力。托板的作用是连接围岩与锚杆尾部，可将预紧力通过锚杆扩散到岩层中，有效解决围岩开裂、结构面滑动、围岩离层等问题。值得注意的是，托板还能将围岩变形过程中产生的应力传递给锚杆杆体，增大工作阻力，从而达到控制围岩变形的目的。锚固剂主要起固定作用，可将锚杆支护结构牢牢固定在顶板上，确保该结构在恶劣的井下环境中能发挥良好作用。网直接接触巷道表面，具有两方面作用，一是提供支护力，二是防止碎石脱落，保证井下工人的生命安全。现阶段，锚杆支护很大程度上提高了煤炭产量，从而提高了企业的经营效益。2.3 可缩性支架

可缩性支架在煤矿井下巷道施工中较为常见，优势良多，其中最明显的便是具有双向可缩性，灵活性较高。实践证明，可缩性支架在Ⅲ类或者Ⅳ类巷道中应用效果颇佳，这两种类型的巷道断面积不超过8m2，可保证支护的可靠性与稳定性，提高生产安全与效率。可缩性支架的承压能力优于支护型钢与锚杆支护，但安装难度大，还需对施工工艺进行优化。此种支护形式的荷载能力包括两个方面，分别是极限承载能力和实际承载能力，其中，实际承载能力对可缩性支架的工作状态影响较大。2.4 预留柱支护

随着煤炭行业的不断发展，预留柱支护也随之完善升级，支护能力逐渐提升，在煤矿井下开采作业中应用广泛。预留柱支护需要在井下巷道的上区段和下区段间预留一定宽度，方便支护结构发挥作用。预留宽度一般根据井下的真实条件确定，确保回风平巷能有效避开支撑压力的最大区域，从而减小荷载带来的消极影响。预留柱支护方式工作原理简单，施工难度小，但支护成本与运维成本较

2 煤矿井下巷道掘进的支护形式

2.1 矿用支护型钢

矿用支护型钢是煤矿井下巷道掘进的重要支护形式，作用效果良好。一般情况下，这种支护形式适用于圆形、椭圆形及半圆拱形巷道，可在井下巷道掘进过程中提供足够的支护能力，保证采煤作业安全进行。支护型钢的抗压能力与抗拉能力较强，在井下复杂环境的影响下，可承担来自纵向及横向的荷载，有助于保持基本顶的整体性，安全性大大提高。在实际应用中，为了保证支护结构具有良好的荷载能力，需确定合理的抗弯截面模量，从而减少对支护型钢断面几何参数的不利影响。应用矿用支护型钢时还应考虑几何形状的影响，以免降低支护结构的可伸缩性。另外，为了保持支护型钢处于最佳受力状态，应严格控制触面面积，提高滑移平稳性。2.2 锚杆支护

锚杆支护以锚杆杆体、托板、锚固剂、钢带及网为基本结构，各部分结构都有自身特点与作用。锚杆杆体的作用是提供抗拉应力与抗剪应力，提高顶板支护的整体承载能

作者简介：原啸（1986—），男，山西长治人，技术员，本科，毕业于太原理工大学，现从事矿山采掘技术指导工作。（邮箱）964938579@qq.com高，一定程度上影响了煤矿企业的经济效益。具体施工中，预留柱支护应符合井下巷道支护要求，不得存在安全隐患。

3 煤矿井下巷道掘进顶板支护的影响因素与安全问题

3.1 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。3.2 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。

4 煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的优化措施

4.1 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。4.2 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。4.3 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。

5 总结

综上所述，巷道掘进顶板支护技术对煤矿井下作业的安全性有着至关重要的影响，需加大研究力度，根据实际情况选择合适的支护形式，以此保证井下巷道掘进工程安全有序的落实。针对现阶段煤矿井下巷道掘进顶板支护技术应用中存在的问题，可做好技术准备，加强监督管理，减少巷道位移、变形破坏等问题，全面提高煤炭生产的安全性与经济效益，进而为煤矿企业的健康发展注入源源不断的动力。

参考文献：

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