煤矿井下巷道掘进顶板支护技术

技术研究

煤矿井下巷道掘进顶板支护技术强俊林（山西古县西山圪堆煤业有限公司，山西古县042400）

摘要：主要分析了煤矿井下巷道掘进顶板支护技术，重点分析了目前中国对煤矿井下巷道掘进顶板进行支护的方式

以及对煤矿井下巷道掘进顶板支护技术进行强化的有效策略。应用煤矿井下巷道掘进顶板支护技术不仅可以提高掘进工作的质量和效率，还可以提高施工的安全性，因此该技术可以在煤矿工程中得到广泛的应用。关键词：煤矿井下；巷道掘进；顶板支护；预留煤柱技术中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2019)02-0159-02

RoofSupportTechnologyforUndergroundRoadwayExcavationinCoalMines(GuxianXishanGeduiCoalIndustryCo.,Ltd.ofShanxi,Guxian042400,Shanxi,China)

Abstract:Thispapermainlyanalyzedtheroofsupporttechnologyforundergroundroadwayexcavationincoalminesandanaly-zedthecurrentwayofroofsupportinundergroundcoalmineroadwayandtheeffectivestrategyforstrengtheningtheroofsupporttechnologyforundergroundroadwayexcavationincoalmines.Theapplicationofroofsupporttechnologyforundergroundroadwayexcavationincoalminescannotonlyimprovethequalityandefficiencyofexcavationwork,butalsoimprovethesafetyofconstr-uction.Therefore,thistechnologycanbewidelyusedincoalmineengineering.

Keywords:undergroundcoalmine;roadwayexcavation;roofsupport;coalpillarreservingtechnology

QIANGJunlin

0引言

随着科技的发展和进步，煤矿井下巷道掘进顶板支护技术也得到了更新。为了在一定程度上为煤矿井下巷道掘进工作提供质量上的保证，同时提高施工过程中的安全性和可靠性，施工人员应该在施工过程中采取有效措施。应用煤矿井下巷道掘进顶板支护技术就是很好的选择，这样不仅可以提高煤矿工程巷道掘进工作的质量和效率，还可以加快施工的进度。1目前中国对煤矿井下巷道掘进顶板进行支护的方式

1.1使用具备可缩性功能的支架进行顶板支护目前，中国大部分工作人员进行煤矿井下巷道掘进顶板支护时，都会使用具备可缩性功能的支架对顶板进行支护。一般情况下，具备可缩性功能的支护支架都可以从两个方向伸缩。随着煤矿技术的逐步发展，具备可缩性功能的支架在井下巷道掘进顶板支护工作中有了更加广泛的应用，而且相关的调查数据显示，该支架承载负荷的能力和承受压力的能力都很强，因此在煤矿井下巷道掘进顶板支护工作中使用具备可缩性功能的支架，不仅可以在很大程度上提高整体煤矿工程施工过程中的安全性，还可以提高施工的质量和效率。1.2使用煤矿工程专用的具备支护功能的型钢型钢是钢材中较为著名的四大钢材之一，从形状收稿日期：2018-12-21

作者简介：强俊林，1987年生，男，山西吉县人，2017年毕业于黑龙江科技大学采矿工程专业，助理工程师。

上来说，型钢属于条形钢材，而且具备一定的尺寸大小和横截面形状。目前，在中国的煤矿工程井下巷道掘进顶板支护工作中，相关工作人员会根据支护工作的实际需要使用各种各样不同类型的型钢。如果按照型钢横截面积和形状的不同对其进行分类，可以将所有适用于煤矿井下巷道掘进顶板支护工作中的型钢分为圆形型钢、半圆的拱形型钢和椭圆形型钢。随着科技的进步，中国针对一些施工过程对环境有影响的工程提出了绿色施工的倡议。在这种情况下，虽然煤矿企业已经意识到对煤矿井下工程施工环境质量进行优化的重要性和必要性，但是从实际情况来看，目前还存在很大一部分煤矿工程，特别是一些规模较小的煤矿工程，井下施工环境的质量依旧不能达到国家的相关标准和要求。在这种情况下，进行煤矿井下巷道掘进顶板支护的工作人员在采购材料的过程中，一定要尽可能选用质量和性能都严格符合规定和标准的煤矿专用支护型钢。如果井下施工环境状况过于恶劣，支护型钢就有可能受到一定的损坏，因此，在支护工作正式开始之前，相关施工管理人员一定要对施工所用支护型钢的抗压性、抗剪切性及抗拉性等性能进行严格的检测，确保其不会因为井下的环境而遭到破坏，影响支护工作的正常进行。除此之外，较强的承载负荷的能力也是支护型钢必须具备的性能之一，这是因为煤矿井下巷道掘进顶板支护工作在具体开展的过程中，很多个不同方向的负荷和压力都要将顶板支架作为载体来保证工作的正常进行[1]。1.3应用传统的预留煤柱技术预留煤柱技术是煤矿井下巷道掘进顶板支护技术·159·

2019年第2期中较为传统的一种。一般情况下，进行顶板支护工作的施工人员在完成煤矿井下巷道上、下区段这两个部分的施工时，会用到较为传统的预留煤柱技术。与其他顶板支护技术相比，传统的预留煤柱技术所具有的优点是操作简单、便捷。相关的施工人员通过在顶板支护过程中应用传统的预留煤柱技术，可以在很大程度上增强煤矿井下巷道整体的通风能力和排水能力。但是与此同时，工作人员在应用传统的预留煤柱技术的过程中，会耗费较多的人力和物力资源，成本过高，这也是该项技术的缺点之一。除此之外，在应用预留煤柱技术的过程中，发挥顶板支护作用的煤柱损坏或者出现其他情况不能继续支护工作，就有可能导致煤矿井下巷道施工人员的生命财产安全得不到保障。煤矿工程采煤工作进行的过程中，由于作用力的一些特点，煤柱所承受的来自外界的压力会随着柱身传递到煤柱的底部位置，这样就有可能使煤矿井下相邻位置的巷道受到一定的影响，进而给整个煤矿井下巷道掘进顶板支护工作的开展带来风险和安全隐患。2影响煤矿井下巷道掘进顶板支护稳定性的因素

2.1施工工艺质量施工人员在开展煤矿井下巷道掘进顶板支护工作的过程中，施工工艺的质量会对整个煤矿井下巷道掘进顶板的支护效率和稳定性产生很大的影响。目前，中国大部分煤矿工作人员在进行井下巷道掘进工作的过程中，最常用的技术之一是钻爆掘进技术，这项技术能够在很大程度上提高井下巷道掘进工作的效率和质量。具体来讲，钻爆掘进的施工工艺能够加快掘进工作的速度，施工人员在应用该项工艺的过程中，应该严格按照相关的操作流程来操作，如果有操作不当或者操作错误的情况发生，就非常有可能降低整个顶板支护的稳定性，严重时甚至会出现煤矿井下巷道塌方的情况，这样不仅会造成施工人员伤亡惨重，还会给煤矿企业带来严重的资金损失。因此，相关的施工人员必须要注意的是，在应用钻爆掘进工艺开展煤矿井下巷道掘进工作的过程中，应该对火药装填的数量进行准确的计算，同时也要对爆破的位置进行确定。如果因为精准度没有达到要求而导致上述两项工作的质量和效率有所降低，那么不仅会导致钻爆掘进工艺无法发挥其原本的功能和作用，还会影响到整个煤矿井下巷道掘进顶板支护工作的正常进行。2.2煤矿井下巷道的环境状况由于顶板支护工作的整个施工过程都处于井下环境，因此施工人员对巷道顶板装置进行安设的工作环境也处于煤矿井下。也就是说，煤矿井下巷道的环境状况与顶板支护的工作效果和稳定性有着非常紧密的联系。如果井下巷道环境条件较好，能够达到相关的标准和要求，那么工作人员在进行具体支护工作的过程中，就可以结合实际情况适当地减少井下巷道内部所使用的支架数量，这样不仅能够为煤矿企业节省大·160·

2019年2月

量的资金成本，还能够在很大程度上扩大煤矿井下巷道的空间，那么整个煤矿工程中采煤工作的质量、效率以及采煤量就能够得到有效的提高。但是，如果煤矿井下巷道的环境较为恶劣且较为复杂，那么相关的施工人员就应该结合顶板支护工作的实际需要增加支架的数量，与此同时，采煤工作人员还应适当地减慢采煤的速度，这样才能在恶劣的施工环境下尽可能地提升施工过程的安全性，为施工人员的生命财产安全提供一定的保证[2]。3

强化煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的策略

3.1优化井下巷道支架的结构性能和强度施工人员在应用相关技术进行煤矿井下巷道掘进顶板支护工作的过程中需要注意的是，施工刚开始，进行第一次掘进工作时，巷道的位置非常容易发生变化，严重时甚至有可能发生变形，影响掘进工作的正常进行。针对这个问题，施工人员在对顶板支护的结构进行选择和构造时，应该对比多种方案，选择最优的方案。一般情况下，应用刚性和柔性都适中的支护结构能够在一定程度上避免巷道在掘进过程中位置发生变化或者出现变形的问题。同时，选择最优的支护结构构造方案还可以使巷道的空间在施工过程中尽可能地保持完整，在最大程度上避免出现由于施工过程存在问题需要进行大规模、大面积返修的情况。除此之外，煤矿井下巷道掘进顶板支护的施工过程中需要用到的支架的强度也是影响施工质量和效率的因素之一。对支架的强度和相关的性能进行优化，能够为施工过程中围岩的变形提供一个合理的空间，同时还能够为整个煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的实施提供一定的保障。施工人员还要结合围岩的实际情况对围岩承受的压力进行适当的释放，这样就能在一定程度上提高煤矿井下巷道掘进顶板支护技术在施工过程中的应用质量和效率。3.2在施工之前充分做好准备工作设计人员在施工开始之前要结合实际的地质情况以及围岩所能承受的力的大小对顶板支护方式进行设计和选择，特别是施工过程中的重难点环节，比如在提高巷道掘进截面安全性的过程中，施工设计人员要选择最优的技术和施工方式，保证施工人员及整个施工的安全。同时，在完成初步的施工方案设计之后，设计人员要与相关的施工人员一起对设计方案进行讨论，对其中存在的问题加以改进和完善，确保设计方案在满足具体的顶板支护需求以及施工要求的前提下，能够尽可能地提高施工质量和施工效率。在施工过程中，对所用到的材料的体积、数量以及应用方式等的确定，都是设计人员和施工人员应该提前做好的工作。完成方案设计之后，施工人员在进行施工的过程中要严格按照施工方案以及相关的标准和要求来进行煤矿井下巷道的掘进工作[3]。（下转175页）

2019年第2期李伟：自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用2019年2月

任务高效完成。此过程体现了中央控制系统控制速度快、精准度高等优势，可极大地满足系统控制的需求[4]。一般情况下，中央控制系统运用处理监测站实现数据信息的采集和处理，而后经过系统的分析，对风机的实际风量进行协调，从而使其与系统的运作保持一致。不仅如此，中央控制系统还具有警报和监控功能，具体如下：a)可对监控所得的数据进行整合和归纳；b)可发出合理的监控指令；c)可对通风设备的实际运行情况进行实时监控，一旦发现异常状况，将自动开启处理装置，同时发出警报提示；d)可结合控制信号及指令，做出相应的执行动作。2.2传感器系统的设计煤矿通风系统在运行的过程中，需要借助传感器所发出的指令完成数据的传输及接收等工作。通常情况下，可对传输信号进行分类，将其分为评分制和十分制两类。从十分制的角度来讲，可以结合时间顺序，根据路线的实际情况完成信号的传送；评分制则是参考不同的频率，进而实现信号的接收或发送。因此，经过对比和分析可发现，评分制的应用体现了电路简洁、故障发生概率较低等诸多优点，可将其应用在电路信号传输环节[5]。2.3通风系统的设计通风系统应用的最终目的就是对风量进行有效调节，一般会借助以下两种途径来完成：a)通过调节百叶窗或风门的角度对风量进行全面控制。运作原理则是运用频率发送器将风门状态或百叶窗叶片的运行状态所产生的信号发送到地面控制室内，地面控制室将会准确接收信号及指令，从而达到控制风量的目的；b)借助对通风机电机转速的把控有效调节风量。可对变频装置进行有效设置，而后对通风机电机转速进行调节，亦或是通过定时控制的途径对井内通风机进行自动把控，达到一定的时间之后，可运用爆破开关实现自动通风，营造良好的井内环境。3结语

综上所述，在当前中国煤矿行业发展的过程中，必须重视矿井生产的安全性和可靠性，保证矿井作业人员的人身安全。这一过程中需要发挥煤矿通风系统的作用和应用优势，并利用自动化控制技术对井下环境以及空气、风量等进行自动控制。自动化控制技术的运用对于煤矿生产安全及工人的人身安全等具有极大的现实意义，还可在一定程度上降低煤矿生产事故发生的概率。值得一提的是，现阶段自动化控制技术已经在煤矿通风系统中普遍应用，对于通风质量的提高具有极大的推动作用，可辅助相关技术人员对煤矿通风情况进行有效控制，这一过程中的操作更加便捷，同时控制水准也得以提升。可见，在煤矿通风系统中可以大力推广并广泛运用自动控制技术。参考文献：［1］候海军.试论煤矿机电设备自动化技术的应用［J］.电子技术

与软件工程，2014(1)：246.［2］杨建，王彦林，赵建明，等.分析自动化控制技术在煤矿通风系

统中的应用［J］.建筑工程技术与设计，2016，27(15)：458.［3］尹金辉.自动化控制技术在煤矿通风中的合理应用研究［J］.能

源与节能，2017(11)：37-38.

［4］贺文阳.自动化控制技术在煤矿通风机械设备维护中的应用

［J］.机械管理开发，2016，10(12)：106-107.

［5］付昕.自动化控制技术在煤矿通风设备维护中的应用［J］.电

子世界，2013，28(16)：116.

（责任编辑：刘晓芳）

（上接160页）3.3加强新工艺和新技术的应用随着科技的发展和经济的进步，煤矿工程的施工正在逐步实现自动化和机械化，将新技术和新工艺应用在施工过程中，不仅能够提高整个工程的施工质量和效率，还能够为施工人员的生命财产安全提供一定的保障。因此，施工人员在进行煤矿井下巷道掘进顶板支护工作的过程中，应该加强对新工艺和新技术的应用。比如：如果井下巷道需要掘进的位置存在体积较大的断面层，那么在掘进工作中应用最新的连续掘进技术，就可以在很大程度上降低顶板支护铺设和巷道掘进工作的难度。用煤矿工程专用的具备支护功能的型钢和应用传统的预留煤柱技术等。影响煤矿井下巷道掘进顶板支护稳定性的因素分别为施工工艺质量、煤矿井下巷道的环境状况。对煤矿井下巷道掘进顶板支护技术进行强化的有效策略分别为在施工之前充分做好准备工作，优化井下巷道支架的结构、性能和强度，加强新工艺和新技术在煤矿工程施工过程中的应用等。参考文献：2018，25(3)：102-103.

［2］张欣.巷道支护技术在煤矿井下掘进中的应用［J］.山西能源

学院学报，2018，31(1)：23-25.

［3］樊成.顶板支护机械在煤矿井下巷道中的应用［J］.矿业装备，

2018(1)：28-29.

［1］刘岩.浅谈煤矿井下巷道掘进顶板支护技术［J］.技术与市场，

4结语

目前，中国对煤矿井下巷道掘进顶板进行支护的方式有应用具备可缩性功能的支架进行顶板支护，使（责任编辑：刘晓芳）

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