摘要：煤矿巷道顶板支护的可靠性以及速度、成本直接决定着煤炭企业的安全生产以及经济效益。深入研究煤矿井下巷道掘进顶板支护施工与技术意义重大。本文以常见煤矿井下巷道支护方式为着眼点，进一步分析了煤矿井下巷道顶板支护存在的问题、影响因素以及加强巷道掘进工作面顶板支护控制的技术措施。
关键词：掘进巷道；支护技术；顶板管理
由于开掘煤矿井下巷道之后，生产应力会进行重新的分布，此时若顶板支护不及时，煤矿井下巷道围岩就很有可能产生位移、变形、破坏等问题。因此，为保障煤矿井下巷道掘进施工的安全顺利开展，就要求在巷道掘进过程中，要加强顶板支护控制与管理。就煤矿企业而言，煤矿井下巷道的掘进施工不仅要考虑到矿区的地质构造、掘进工艺与设备、掘进速度，还要考虑到施工的组织管理以及施工速度以及施工人员素质的提升等多方面，是一项系统且复杂的工程。
1、煤矿掘进巷道支护方式
1.1 锚杆支护。锚杆支护是我国煤矿巷道首选的支护方式，锚杆支护可有效改善煤矿巷道的布置方式，能有效提高煤矿煤炭产量以及效益。该支护方式主要运用的支护构件有锚杆杆体、锚杆托板、锚固剂、钢带以及网等。其中，锚杆的主要作用在于抗剪与抗拉；而托板即是围岩与锚杆尾部相互接触的构件，其主要作用在于：通过施加适当的扭矩给螺母，从而使巷道的表面受到托板紧压，以此提供预紧力给锚杆，并扩散到煤岩体中，使围岩的应力状态得以有效改善，从而抑制围岩节理裂隙张开、结构面滑动或者围岩离层等问题；同时托板还能够将围岩变形产生的荷载传递给锚杆杆体，从而使锚杆的工作阻力增大，有效抑制围岩变形。网紧贴于巷道表面，能够提供支护力并起到防止围岩中的破碎岩块跨落的作用。
1.2 矿用型钢支护。工字钢与U 型钢是当前煤矿矿用支护型钢的两种主要的类型。通常而言，在煤矿的椭圆形、半圆形以及圆形的巷道断面中，这类矿用支护型钢因其具有良好的韧性、且抗剪、抗压与抗拉的能力较强等优势，应用非常广泛。由于煤矿巷道掘进的工作环境非常复杂，因此，就给矿用支护型钢的使用提出了更高的性能要求。煤矿井下巷道掘进中产生的横向的荷载以及竖向的推动力均须由支护架承担，就要求使用的支护架在横向与纵向的两个方向上，都要具备足够的负荷承载能力。同时，截面抵抗矩直接影响着矿用支护型钢的断面集合参数，因此，煤矿巷道支架的负荷承载能力应与截面抵抗矩的相应数值接近。
1.3 可缩性支架支护。煤矿巷道支架是否发生塑性变形决定了支架极限承载能力的达标状况，实际承载能力指的是煤矿巷道的可缩性支架在其收缩的过程中呈现出的负荷承载能力，它主要受到煤矿巷道支架的工作状况以及连接件的影响。通常而言，在煤矿巷道支架的实际承载能力与极限承载能力相差不大的情况下，巷道的可缩性支架状态最好。
2、掘进巷道顶板控制技术措施
2.1 加强技术准备，提升巷道顶板的承载能力。强化巷道掘进施工前的技术准备。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据煤矿矿压观测资料、实际的地质构造以及巷道围岩的力学性质等具体情况，选择与煤矿井下巷道施工现场最适合的支护方式；同时针对重点施工部分，如冒顶处理、掘进工作面巷道开口等，要预先制定相应的安全技术方案。强化巷道掘进施工设计，并明确支设方式、临时支护形式以及材料数量与尺寸等，严格执行掘进作业规程。
煤矿巷道掘进施工中，无论选用哪种支护结构，都要确保开掘巷道要最大程度的光滑与平整，因此选用的爆破方式通常采用光面爆破方式，并辅以锚喷支护方式，从而使围岩的完整性与稳定性得以保护，并降低煤岩层的松动程度，使顶板自身承受负荷的能力得以加强，使支护体结构与围岩共同完成承载作用。
2.2 强化支架强度以及围岩释压与让压的协调能力。煤矿井下巷道在进行初掘之后，极易使巷道产生位移与变形，这就要求选择支护方式时，尽量选择初具柔性后具刚性的支护结构，缓解巷道位移与变形的问题，同时还有利于巷道空间的完整性的保持，大幅降低返修量以及返修次数。鉴于此，要加强支架强度以及围岩释压与让压的协调作用，增强巷道支护体的强度，并使围岩在适当范围内变形，进行围岩的释压，强化顶板支护效果。
2.3 加强对掘进工艺与设备的投入力度。采用先进的巷道掘进施工技术。对于地质构造与基础条件比较好的煤矿巷道施工而言，可选用整机结构紧凑、中心相对较低、机身较矮、破岩能力较强的巷道综合机械化掘进施工技术。该掘进施工技术主要由悬臂式掘进机、单体锚杆钻机以及供电设备等组成，具有较强的生产能力，并对各种地质条件都比较适应。该掘进施工技术采用液压马达，能够直接驱动装载机构，液压系统增设了自动加油装置，稳定性与可靠性高；PLC 技术作为该技术电气系统的主要控制技术，还有故障诊断以及工矿检测等功能。对于大断面的煤层而言，可采取连续采煤机掘进施工技术。在多巷快速煤矿掘进施工以及矩形断面双巷掘进施工中，该掘进施工技术应用广泛。采用该技术进行大断面煤矿巷道掘进时，在采用连续采煤机开掘运输巷道时，在回风巷道中，锚杆钻车可同时进行锚杆支护作业，两者还能实现连续交叉作业。
加强对掘进施工的设备投入。在煤矿井下的巷道掘进施工中，尽量推广运用锚索以及锚网等可缩性支架进行支护，并进行机械化作业。同时，在小断面煤矿巷道的掘进施工中，可推广使用凿岩台车，实现钻孔开孔、换钎返钎以及定位等的自动化；在大断面的煤矿巷道掘进施工中，可加强使用综掘机、TBM掘进机以及盾构机等，提升掘进速度与施工质量，实现一次成巷。
煤矿井下巷道掘进施工中，巷道支护尤其是顶板支护是必不可少的环节，只有进行准确且及时地顶板支护，才能保障巷道掘进施工安全正常进行。因此，在煤矿的井下巷道掘进施工中，要根据煤矿具体情况，合理选择支护方式，提升巷道支护效果。同时，随着巷道掘进深度的增加，煤矿的压力也随之增大，从而使巷道顶板事故频发。因此，在巷道掘进施工中，还要注重运用先进掘进施工工艺与设备，提升顶板的支护强度，保障巷道掘进施工顺利安全开展。
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论文作者:李兴伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/23
标签：巷道论文; 煤矿论文; 顶板论文; 围岩论文; 井下论文; 支架论文; 断面论文; 《电力设备》2017年第21期论文;