淮北矿业(集团)有限责任公司邹庄煤矿 安徽淮北 235000
摘要：较为落后的采掘方式和采煤工艺，在一定程度上限制了顶板支护技术的改善和发展。在整个煤矿井下巷道掘进工程中，巷道顶板支护是十分关键的环节，相关部门和技术人员必须给予高度重视，选择合理的支护形式，做好及时有效的支护，保证井下巷道掘进工程的安全、有效开展。本文分析了煤矿井下巷道掘进顶板支护技术。
关键词：煤矿；井下巷道；掘进；顶板支护
顶板支护技术在煤矿井下巷道掘进施工中具有重要的作用，顶板支护的稳定性能够影响井下巷道的安全性能，并进而影响井下工作人员的安全，影响企业的施工效率和施工质量。在进行煤矿井下巷道掘进顶板支护工作时，煤矿企业要建立相应的施工标准，并在进一步提高施工技术的同时提高施工质量。
1煤矿井下巷道掘进顶板支护的影响因素
1.1煤矿开采区域的地质构造
在进行煤矿井下巷道掘进的施工中，必须考虑到煤矿的层理和节理发育情况，更要认真考察掘进工作面煤岩的硬度。对巷道顶板支护问题影响较为严重的还有顶板本身及底板的稳定性。地质条件可对掘进速度产生重大影响，在地质基础较好的地段，掘进速度普遍较快，而在地质结构不便利的复杂路段，掘进的施工质量和速度都会受到阻碍。
1.2煤矿巷道的支护方式
煤矿巷道掘进施工中通常施工和支护工作共同开展。目前，巷道掘进工作主要采用钻爆法，应用机械设备进行掘进，并对部分难以掘进的位置进行爆破。但在爆破过程中，爆破带来的冲击波和震动会影响巷道的稳定性，巷道的受力状况也会发生一定程度的改变，如果没有开展有效的支护技术，或者采用的支护技术与施工实际不符，都会造成巷道的安全隐患。
2常见的煤矿巷道掘进顶板支护技术
2.1矿用支护型钢
型钢是钢材四大品种之一，是一种具有一定尺寸与截面形状的条形钢材。当前，煤矿井下巷道支护工作采用了多种类型的型钢。按照截面形状的不同，可以将支护工作所用的型钢分为圆形型钢、半圆拱形型钢以及椭圆形型钢。虽然近年来煤矿企业加大了对矿井环境优化工作的重视程度，但是总体上看，国内煤矿尤其是小型煤矿的井下环境依然恶劣，因此，煤矿需要采购质量上等的矿用支护型钢。恶劣的井下环境对型钢的抗剪切、抗拉以及抗压性能的要求较高，为此，验收人员在检查材料型钢质量的过程中必须要确认型钢的抗剪切、抗压以及抗拉性能是否满足巷道支护的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆载荷能力也是型钢的重要性能，由于顶板支架在支护过程中需要承载源自多个方向的负荷，所以还需要确保支护型钢具有较强的载荷能力。
2.2可缩性支架
可缩性支架是一种金属支架，影响其荷载能力的因素有很多，主要有支架整体的结构情况及连接件的工作情况等。值得注意的是，这种支架在使用过程中所承受的最大承受力就是可缩性支架本身的最大承受能力，所以，必须对可缩性支架的承载能力极限值进行精确判断，注意监测支架本身是否出现了塑性的变形。通常来讲，可缩性支架的实际承载能力和其极限承载能力之间存在一定的差值，技术人员在选用这种支架时，要注意观察其基本状态，并对差值进行正确判断。
2.3锚杆支护
锚杆支护主要由锚杆托板、锚杆杆体和网组成，其中托板是与围岩直接接触的部分，能够为支护设备提供一定的预紧力，并为围岩周围的结构进行一定的受力安全预警。托板还能为周围的岩体提供一定的支撑，防止巷道结构变形造成的安全问题。而锚杆主要提供整个结构的支撑力，是结构的重要组成部分。网主要是为围岩中的细小结构提供支持，防止碎石的脱落。
2.4预留煤柱
预留煤柱属于传统的支护方式。一般来说，巷道中上区段属于运输平巷，下区段属于通风平巷，故需预留充足的煤柱，确保通风平巷可规避支撑压力峰值。该支护形式相对简单，且通风排水较方便。但支护成本偏多，一旦出现严重损失，便会大幅增加巷道运行维护成本，若将煤柱的支撑压力转移至底部位置，可降低周边巷道牢固性，导致周边煤层的开采工作受到影响。
3提高煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的具体措施
3.1强化巷道支架的强度
在井下巷道的初次掘进工作中，巷道易发生位移以及变形。因此，施工人员应当选择刚性与柔性适中的支护结构，如此能够有效地缓解与避免巷道的位移与变形问题，还能最大程度地保持巷道空间的完整性，防止大幅度、大规模返修状况的出现。除此之外，施工人员还应当强化巷道支架的强度，给围岩提供合理的变形空间，与此同时，施工人员应当做好围岩释压工作，进而提升顶板支护技术的应用效果。
3.2做好施工前期准备工作
在施工前期阶段，需要做好科学、完备的准备工作，才能保证巷道顶板的承受能力。而关键的技术准备工作，应从以下两方面入手：(1)根据巷道掘进的施工设计图，确定好所需要的材料和相关尺寸数据，并根据实际情况选择合适的支护方式和支护形式；(2)施工人员和技术人员必须亲自到煤矿现场，全面了解地质构造条件及矿压的相关资料，尤其注意巷道围岩的力学性质，并根据实际情况制定合适的、有保证性的安全技术方案。
3.3提高支护工具的质量，完善支护技术
煤矿企业在进行巷道掘进工作时，一方面要确保掘进的进度，还要保证施工的安全。因此，煤炭企业要提升使用设备的质量，并加大对设备的投入，增加设备维护的频率，延长设备的使用期限。井下巷道支护设备主要对施工中的巷道进行稳固，确保巷道施工环境的相对稳定，防止塌陷现象的发生。因此，支护设备的稳定性和抗压性是衡量支护设备的重要标准。企业在选择购买巷道支护设备时，要严格按照施工的标准和相关的安全制度选择高质量的支护工具，对支护材料的规格、大小、数量等进行反复的核查，确保巷道的使用状况达到施工的标准。
3.4选择合理支护形式
（1）对于顶板平整施工巷道可采用锚杆+锚索+金属网联+喷浆联合永久支护，可有效加强顶板围岩稳定性，采用喷浆可降低顶板破碎程度，提高顶板平整性。（2）对于破碎、软岩巷道顶板采用注射马丽散与催化剂混合液及施工撞楔超前支护，将破碎顶板维持稳定后再施工永久支护，从而进一步加强顶板围岩稳定。（3）在过断层带等地质构造时施工永久支护，对断层破碎带岩石加固稳定后再在施工巷道架设工字钢棚，从而进一步降低围岩变形；在施工永久支护时可适当缩短支护间、排距，选取的支护材料长度、直径必须符合支护设计要求。（4）掘进机掘进时，一般工作面空顶距离达3-5m，对于破碎顶板，容易造成大面积顶板垮落现象，而悬臂式掘进机无法实现空顶超前支护，可设计一套丝杠式前探超前支护对空顶处进行临时维护。这样可有效提高施工安全性，降低底板事故率。
3.5提升人员综合素质
工作人员的行为直接影响工作进程，在实施掘进工程前，要对相关人员进行安全教育培训，在学习中，积累工作经验，理解操作行为，企业要严格审核其所学内容，使其在工作中时刻保持严谨态度。工人应认真学习工程规章，熟悉顶板支护技术管理常识，严格履行规章制度，整体提升综合素质。在工作中，要积极调动工人主动性，实施开展岗前训练，组织实际演练，实行轮训制度，举办特训活动，增强工人实际操作能力。
4结语
新的发展形势下做好煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的研究与优化工作具有重要的现实意义，有利于提升采煤效率与质量，保障井下安全，为此，相关技术人员应当努力学习先进的科学知识，善于总结借鉴优秀的技术经验，对支护技术进行优化与创新，从而最大程度地促进我国煤炭开采事业的健康、可持续发展。
参考文献:
［1］暴广昌，陈全秋.煤矿井下巷道掘进顶板支护技术浅析［J］.机械管理开发，2016.
［3］陈鹏飞.关于煤矿井下巷道掘进顶板支护技术研究［J］.内蒙古煤炭经济，2016.
论文作者:王修栋
论文发表刊物:《防护工程》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/11
标签：巷道论文; 顶板论文; 井下论文; 煤矿论文; 型钢论文; 围岩论文; 支架论文; 《防护工程》2017年第19期论文;