摘要：随着中国经济的发展和科学技术水平的进步，煤矿井下开采业也处于蓬勃发展中，井下巷道掘进技术作为关系到煤矿安全生产和经济效益的重要技术，受到相关部门的关注和重视。井下巷道掘进技术是一项较为复杂的技术，它需要技术人员选择合理科学的施工工艺和施工设备，并根据实际井下情况调整进度并安排最合适的掘进速度。要以井下掘进巷道支护形式为基础，进一步研究其管理和控制技术，分析有特点的具体案例，这对整个煤矿事业的发展有着重要的意义。
关键词：煤矿井下巷道；掘进顶板；支护技术
引言
煤矿井下巷道掘进作业中，如果顶板支护不到位会造成巷道周边围岩出现一些问题，产生出不必要的质量和安全问题，严重影响煤矿井下巷道掘进作业进度。因此，专业化人员需要利用高质量顶板支护方式，有效准备各种支护材料、小型机械设备，合理安排施工作业人员，提升煤矿井下巷道掘进顶板支护技术应用水平。
1煤层巷道施工特点
15年来，采矿业和支援体系发生重大变化。屋顶吊顶已被采用为主要的支撑系统。多年来，我国的主要煤矿支援系统是钢框架或拱形支架。然而，自20世纪90年代初推出摇杆系统以来，它已成为煤矿的主要支撑系统，煤矿开采事故减少。这种改变最初归因于引入了一个实践守则，该守则引入了系统监测，然后介绍了简单易用的网状网架系统。该系统已被证明是非常成功的，已经被引入到由方钢组合支撑的煤矿中。目前，一个工作组正在审查大型道路支撑，由钢拱支撑支撑，以设计这种类型的网状网架系统。（1）煤层巷道需沿煤层或岩层进行掘进，在掘进过程中，极有可能受到瓦斯突出威胁，故而在巷道掘进工作中，需采取瓦斯突出预防措施，并进行超前探水，消除巷道掘进的积水隐患。（2）一般采用掘进机进行巷道掘进，考虑到岩层和煤层强度，为确保巷道顶板稳定性以及消除采场动压带来的影响，需进行顶板支护，在选择支护工艺时，还需考虑到地压以及支护设备的实际服务年限。（3）由于煤层褶皱起伏以及断层的存在，在巷道掘进前，需根据矿山生产要求，准确确定巷道走向及掘进速度。
2巷道掘进与支护影响因素分析
2.1施工工艺
在煤矿巷道开挖过程中，传统的巷道掘进施工主要以钻爆法为主，配合锚喷支护技术来实现巷道支护。这种传统的施工工艺不仅掘进速度不够快，而且施工质量一般。此外，当采用钻爆法进行巷道掘进施工过程中，经常会出现由于装药量及炮眼位置控制不当，导致锚网喷支护效果不佳或者失效。同时，在一些巷道密集区域作业过程中，会破坏原有应力分布，致使两个掘进面相互影响，进一步加大了顶板支护的难度。
2.2地质构造
随着煤矿开采深度的不断增大，煤矿井下的地质构造也变得愈加复杂。在煤矿井下巷道的掘进施工过程中，巷道顶板在进行支护作业时，经常受到煤矿层理、节理发育、褶曲构造、煤岩硬度以及底板稳定性等多个方面因素影响。当遇到地质条件相对较好的地段时，可实现快速掘进。当遇到复杂地质结构地段时，比如褶曲断层其煤岩层的厚度往往变化较大，稳定性也较差，极容易发生顶板冒顶及垮落事故，严重影响了煤矿巷道的掘进速度及施工质量。
3煤矿井下巷道掘进顶板支护技术
3.1煤矿巷道掘进施工技术
煤矿巷道掘进施工要根据煤矿岩层的地质构造特征来选择合适施工工艺。高河煤矿井田地质相对较软，因此，在掏槽技术上主要采取单相掏槽方式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在施工过程中如遇到炮眼相对较深的岩层断面，可有针对性地采用复合式掏槽方式进行作业，当遇到软煤夹层时，各施工人员在布置掏槽时应该将倾斜角度控制在60°~90°的范围以内，也可以结合煤矿巷道的具体情况省略辅助眼的设置。同时，高河煤矿在巷道掘进施工中，主要采用了掘进机，形成了掘进机与运煤机械设备相结合的一体化掘进施工流程，极大地提高了煤矿巷道的掘进速度和施工质量。目前，高河煤矿又引进了连续采煤机，实现了煤矿巷道掘进过程的采、装、运一体化，不仅提高了煤矿巷道掘进速度，而且还节约了施工成本。
3.2锚杆支护
在目前的煤矿巷道顶板支护工作中，最常见的就是锚杆支护。锚杆支护法可以在整体上来保证巷道的安全。锚杆是一种长的锚栓，用于稳定岩石开挖，可用于隧道或岩石切割。它将负载从不稳定的外部转移到岩体内部（和更强）的内部。19世纪90年代，岩石螺栓首次用于采矿，系统使用于20世纪20年代在美国的圣约瑟夫铅矿记录下来。从20世纪40年代末开始，美国和澳大利亚的公路隧道支援应用了岩石螺栓。澳大利亚的工程师们在1947年开始使用和进一步开发岩石螺栓，这些工程师在开展雪山计划的同时，开始试验4 m长的膨胀锚栓。锚杆与锚索支护的原理基本相同，锚杆支护技术最初主要是阻止破碎岩块掉落并且有效抑制浅部围岩发生扩容和离层，然而随着时间的不断推移和采动的影响，加大了巷道围岩的破坏范围，因此需要应用锚杆打人深部稳定岩层来将破坏岩层与稳定岩层相连接，以防止破坏岩层发生垮落。锚索支护主要是将锚杆形成的次生承载层与围岩关键承载层相连接，可提高次生承载层的稳定性，锚杆和锚索的联合支护能够进一步增加围岩的整体性和稳定性。
3.3矿用支护型钢
一般来说，矿用支护型钢主要用到的有 U型钢和工字钢两种类型。在煤矿巷道中，因为矿用支护型钢形状特殊，力学机械性能和其他钢种相比又较好，经常被用在巷道中椭圆拱形、半圆形或圆形的地方。所以，选择巷道矿用型钢时，应该选择一些抗压性较好的类型。此外，在实际应用巷道的过程中巷道会在两个方向上发生很大的位移，这是由于矿层地质构造与掘进切面两方面产生了变化而造成的。因此，这需要支架本身就具备较好的承载力。
3.4可缩性支架
可缩性支架按照承载负荷能力分类，主要有极限承载负荷能力以及实际承载负荷能力两类。可缩性支架在进行支护作业过程所呈现的收缩过程就是其具体承载能力的表现，在施工过程中煤矿巷道的实际负荷承载能力对连接件和可缩性支架的影响较大。可缩性支架通常在巷道刚性过程中，表现出最大负荷承载能力即为极限负荷承载能力，而极限承载能力会直接影响巷道的塑性变形。正常情况下，可缩性支架的实际承载能力应该小于极限承载能力，当可缩性支架的极限承载能力与实际承载能力之间的差值最小时，则表明可缩性之间已达到最佳状态。
3.5可伸缩支架支护
在整个煤炭井下巷道掘进顶板支护中，可伸缩支架收缩负荷承载能力就是实际承载力。因此，专业化人员需要加强可伸缩支架材料应用水平，保持主要构件之间具有稳定连接状态，提升巷道支架工作性能。同时，支护作业人员需要提升支护材料极限承载能力，即优化巷道支架塑性变形结构。
结束语
综上所述，煤矿巷道的掘进技术种类繁多，且掘进工程的施工要通过对这些技术进行综合使用才能实现，整个过程环环相扣，因此，必须要保证每一个施工环节的顺畅和连续，才能保证采掘过程的质量和效率。在施工过程中尤其要保证工作人员的施工安全，继而在安全的工作环境中要求工作效率的提升，提高整个煤矿采掘的经济效益。
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论文作者:赵猛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：巷道论文; 煤矿论文; 顶板论文; 井下论文; 支架论文; 岩层论文; 能力论文; 《基层建设》2018年第5期论文;