中煤平朔集团有限公司井工一矿 山西 朔州 036002
摘要：顶板支护是煤矿井下巷道掘进的重要支撑，确保顶板支护的稳定，对于井下巷道掘进效率、质量和安全具有深刻影响。本文在阐述当前巷道掘进顶板支护技术应用形态的同时，对支护稳定性的影响因素进行分析，并从施工准备、支架性能和新技术应用三个层面对其进行提升策略应用。期望有利于顶板支护技术的规范，进而在保证井下巷道掘进质量的同时，实现煤矿产业的进一步发展。
关键词：煤矿；巷道掘进；顶板支护
煤矿产业发展是我国能源安全保证的关键，新时期，人们对于煤矿井下作业提出了较高的安全指标，就巷道掘进施工而言，实现其顶板支护技术的规范应用极为关键。顶板支护能在确保巷道结构稳定的同时，为人们提供安全可靠的作业环境。然而受诸多因素影响，煤矿巷道掘进中，顶板支护的应用上部规范，面对着安全化生产的发展要求，实现巷道掘进施工汇总顶板支护技术的规范应用势在必行。
一、顶板支护技术的应用形态
1、收缩支架支护
收缩支架支护是当前井底巷道支护的常见方式，其不仅具有双向收缩的应用特性，而且应用过程极为灵活。通常情况下，若支护巷道的对象截面积不超过28cm，则可采取Ⅲ类或者Ⅳ类可缩性支架对其进行支护应用；从支护效果来看，这种可收缩性的支护手段能够有效的提升巷道的稳定性和安全性，确保煤炭开采的效率与质量（见图1）。需注意的是，收缩性支架极限承载能力与实际承载能力的差距，对具体的顶板的支护施工造成较大困扰，导致工程建设难度增大；其处理要点在于确保极限承载指标与实际承载能力的统筹，实现实际工程状态的良好。
2、型钢材料支护
作为建筑钢材应用的重要形态，型钢材料在圆形、椭圆形及半圆拱形巷道中的应用极为普遍。通常情况下，巷道的结构形态是型钢材料尺寸大小及横断面形状选择的主要依据。与其它材料相比，支护型钢具有较强的抗压能力和抗拉能力；对煤矿井下巷道而言，地质条件的复杂性导致巷道掘进过程中风险因素增加，对井底作业环境的安全性造成一定影响。而在支护型钢应用下，巷道所传递的横向及纵向荷载可以得到有效承担，确保了井下巷道作业的安全性。实际支护中，要确保型钢材料性能的良好发挥，就应型钢材料的性能进行严格规范，确保其抗压、抗拉及抗剪性能的良好；同时还应规范型钢自身材料形状及支护结构应用形状，确保其在巷道支撑中处于最佳受力状态。
3、预留煤柱支护
作为一种较为传统的预留煤柱支护技术，预留煤柱支护的应用过程较为简单、便捷，其能在保证巷道上下两区段施工安全的有同时，实现巷道通风能力和排水能力的全面提升。需要注意的是，预留煤柱支护的应用需要大量的人力和物力资源进行支撑，同时在支护应用中，一旦受到外部压力，则相应的荷载会随着柱身传递给巷道底部，导致巷道部分其与的受损，影响巷道支护安全。此外，在长期高压作用下，预留煤柱受发生屈曲应力作用造成煤柱损坏，其也直接降低了巷道顶板的支护效果。
二、巷道掘进中顶板支护质量的影响因素
1、巷道地质水文环境
巷道地质水文环境对于顶板支护质量的具有较大影响。支护施工中，所有的材料及技术应用均处于井下环境，这就使得整体支护质量势必受到井下地质水文环境的影响。具体而言，井下地质水文环境具有复杂性，巷道区域不同，煤矿层理和节理发育情况、煤岩进度、地下水情况也就存在差异，一旦对这些地质水文因素把控不合理，势必导致掘进施工过程受阻，并影响巷道支护的稳定性。
2、支护施工技术影响
巷道支护技术是影响巷道支护质量的关键因素。就目前而言，钻爆法是煤矿井下巷道掘进的主要技术，其具有较高的效率性和质量性。然而就施工过程来看，其不仅需要工作人员掌握掘进区域的地质水文环境，更要在炸药量控制、爆破位置确定及钻机设备应用等方面进行严格规范。一旦任何环节出现施工偏差，都会对巷道整体的支护效果形成影响，不利于后期的煤矿采集和企业效益提升。
三、煤矿井下巷道掘进中顶板支护技术应用质量提升策略
1、合理规范施工准备工作
充分、全面的前期准备能够确保井下巷道顶板支护质量的提升。一方面，在巷道掘进及支护之前，施工人员应进行煤矿井下掘进区域地质水文环境的有效勘查，并以此支撑，进行掘进工艺技术和支护工艺的设计。另一方面，在巷道顶板支护工艺方案设计完成后，施工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。此外，为确保支付方案应用的合理，在巷道支护施工中，还应注重支护材料的规范应用。具体而言，在支护材料进场之前，工作人员应对材料的规格、质量和数量进行检查，尤其在钢结构等主体承重材料应用中，应就材料的抗压能力、抗剪能力和抗拉能力进行检测，从而为支护技术的高效应用奠定良好基础。
2、系统设计巷道支架结构
支架结构对于井下巷道的性能具有较大影响。实践过程中，要确保支架结构稳定能力的发挥，就必须注重支架结构的规范应用，确保其具有良好的支撑刚度和稳定性。具体而言，首次掘进施工是巷道掘进中最易发生工程病害的阶段；该环节中，巷道位置变化较为明显，且结构变性强烈，这对顶板支护技术的应用和质量提升造成较大困扰。因此在实际工程建设中，施工人员应注重以下要点把控：其一，进行多种支护方案的系统设计，并在方案对比分析中，实现最优支护方案的有效选择。通常而言，刚性和柔性支护结构均能实现巷道首次掘进过程中的位置变形新问题。其二，在具体支护技术应用中，应将支护结构和巷道空间进行连接，在确保巷道顶板支撑体系完整的基础上，避免大规模、大面积返修状况的发生，从而有效的提升巷道顶板的支撑质量。其三，支架材料的强度对其性能具有较大影响。譬如在井下巷道支护应用中，螺纹钢锚杆、钢筋钢带、锚索、金属菱形网、树脂锚固剂等都是较为常见的支护材料，在应用过程中，其材质、规格和型号需满足以下规范（见表1）。需要注意的是，在这些材料材质规范的基础上，工作人员还应结合实际的工况信息，实现其规格的有效把控，从而确保支护技术应用效率和质量的提升。
3、将强新技术的推广应用
伴随着安全化生产的进一步发展，煤矿企业的自动化、机械化、智能化水平不断提升。这从根本上优化的煤矿企业的生产方式和作业形态，并对细部环节的操作施工带来较大影响。就井下巷道掘进施工而言，新技术和新设备的应用实现了其施工效率和质量的全面提升，确保了作业人员的人身安全。因此，就整体支护过程而言，其同样需要进行新技术和新设备的推广与应用。譬如，断面层是煤矿巷道掘进中经常遇到的问题，一旦断面呈体积较大，就会对整体的施工过程造成影响。此时，通过连续掘进新技术的应用，就可以实现这些问题的有效控制，并最大程度的降低顶板支护难度，确保顶板支护质量提升。
结论
顶板支护技术应用对于巷道掘进安全和效率提升具有较大影响。实践过程中，工作人员只有充分把控当前顶板支护技术的应用要点，并在其影响因素分析的基础上，进行施工准备、支架性能和新技术应用的全面把控，才能确保顶板支护技术的规范，进而在保证井下巷道掘进质量的同时，实现煤矿产业的进一步发展。
参考文献
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论文作者:梁海峰
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第03期
论文发表时间:2019/5/27
标签：巷道论文; 顶板论文; 井下论文; 煤矿论文; 技术论文; 质量论文; 材料论文; 《工程管理前沿》2019年第03期论文;