摘要：加强煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的研究，对确保工作面安全开采具有重要意义，本文从煤层巷道施工特点出发，介绍了井下煤矿巷道掘进顶板支护方式，然后分析了井下巷道掘进顶板支护问题及影响因素，最后提出解决支护存在问题的技术措施。
关键词：井下巷道掘进；施工特点；支护方式；影响因素
1、引言
对于煤矿企业来讲，井下巷道掘进工作是一项比较复杂的系统性工作，不仅要结合地质构造来控制掘进速度还要根据现场实际条件合理选择施工工艺和掘进设备，同时在地质勘察技术的配合下，才能更好的完成井下巷道掘进工作。在巷道掘进过程中，为了更好的对顶板进行支护，首先就要对顶板支护形式进行分析，对井下巷道掘进顶板支护过程中存在的问题和影响因素进行探究，从而找出相对应的技术措施。
2、煤层巷道施工特点
煤层巷道进行施工过程中具有以下三点特征：（1）煤层巷道需要沿着煤层或岩层进行掘进，进行掘进过程中，极有可能受到瓦斯的威胁，所以在进行巷道掘进之前要采取瓦斯突出预防措施，进行超前探水，消除巷道掘进过程中引起的积水隐患。（2）在进行巷道掘进时一般采用掘进机进行掘进，结合岩层和煤层强度的影响，为了确保巷道顶板稳定性以及消除采场动压带来的影响，需要对顶板进行支护，在选择支护形式时，需要结合当地地压和支护设备的服务年限来考虑。（3）由于存在煤层褶皱起伏和断层因素，在进行巷道掘进时，需要结合矿山实际情况，合理确定巷道的走向和掘进速度。
3、煤矿井下巷道掘进顶板支护方式
3.1矿用支护型钢
煤矿用的支护型钢主要有工字钢和U型钢，这两种支护型刚主要在椭圆形隧道、圆形巷道断面和半圆拱形巷道断面中使用，一般情况下，矿用支护型刚的韧性比较好，具有抗剪、抗拉和抗压的功能，由于井下环境比较恶劣和使用条件比较复杂，所以对这种支护型钢的性能要求比较高，这两种钢在巷道中的支架上主要承载了纵向推动力和横向荷载，矿用支护型钢断面的几何参数受到抗弯截面模量的影响，抗弯截面模量必须要和巷道支架承载负荷的能力接近，加上支护型刚的几何形状决定了支架本身的可缩性能，所以在锁紧和滑移条件下的矿用支护型钢的几何形状时，就要达到滑移所需要的平稳和接触面的最大面积，并且要求受力始终保持在最佳状态。
3.2可缩性支架
金属支架的承载负荷能力分为实际承载能力和极限承载能力，煤矿用的可缩性支架主要是在收缩过程中，将承载能力反映出来，连接件和支架的工作状况受到承载能力的影响，通常来讲，极限承载能力比实际承载能力高时，可缩性支架的最佳状态就是极限承载能力和实际承载能力之间的最小差异值。
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3.3预留煤柱
预留煤柱是一种传统巷道支护形式，在巷道的上区段属于运输平巷，下区段属于回风平巷时，可以预先在上区段和下区段均匀留出一定宽度的煤柱，从而可以确保回风平巷可以躲避支撑压力的峰值区域。预留煤柱的支护形式相对比较简单，并且有利于通风和排水，但是预留煤柱的支护耗费能力比较大，煤柱损失过大，增加了巷道的维护难度。如果将煤柱的支撑压力输送到底部，便会影响到临近巷道的稳定性，另外还会对临近煤层的安全开采造成威胁，所以可能存在冲击地压的安全隐患。
4、煤矿井下巷道掘进顶板支护问题及其影响因素
4.1存在的问题
围岩的稳定性比较差，所以增加了煤矿巷道支护的难度，在进行井下巷道掘进过程中，如果出现较大变形或位移，就有可能破坏巷道，尤其在巷道岩体松软的地段。因此会出现巷道支护在进行多次维修后仍然无法满足要求。另外围岩岩体在遇到水后会产生较大的膨胀力，在过大挤压的作用下，很容易产生变形，从而严重破坏巷道的支护结构。受到地质因素的影响，顶板会出现零块掉落现象，加上节理和层理发育会增加片帮煤，增加顶板裂缝，甚至会出现围岩离层现象，容易发生冒顶事故。
4.2影响因素
（1）地质构造。影响井下巷道掘进顶板支护的影响因素有节理发育、煤矿层理、掘进工作面的煤岩硬度、底板稳定性和褶曲构造等，在地质条件和基础条件比较好的情况下可以加快掘进速度，但是大多数煤矿的地质结构比较复杂，例如在褶曲断层地质构造成，由于煤岩层厚度的变化造成顶板支护垮落。
（2）施工工艺。井下巷道掘进工作中，钻爆掘进是最常见的掘进技术，此技术效率比较高，可以有效加快巷道掘进的速度，但是如果不合理应用施工工艺，将会破坏巷道顶板支护的稳定性，从而造成巷道塌方现象，在使用钻爆掘进时，火药装填量的计算和位置的确定非常重要，如果不达标就无法发挥应有的效果，还会大幅度降低顶板支护技术的应用效果。
5、解决支护存在问题的技术措施
首先要提升支护技术，确保顶板支护的承载能力，然后强化煤矿井下掘进支护的安全生产教育，最后要积极采用新技术和新工艺。在进行井下巷道掘进顶板支护施工前，预先提出具体的支护施工方案，提出具体的支护方式、掘进配套方案和巷道开工的预留方案，详细计划支护所需要的材料、材料的数量以及具体尺寸，明确支护操作规范，在安装支护层时，确保支护层的承载能力的核心要求，尽可能的保证支护模块之间是接触面积，保持接触面的平整性。明确顶板实际操作规范，逐步详细化操作标准，制定相配套的检查制度，加强工作的验收力度，建立监督审核机构，认真考核实际支护作业质量，及时反馈可能存在的风险操作细节，开展安全生产教育讲座，落实操作技能培训工作，提高工作人员的安全意识和技术操作水平。积极采用新技术和新工艺，结合当前支护技术发展的实际情况和未来采煤技术的发展方向，吸纳煤矿矿区的新技术和新工艺，进一步扩大综合掘进系统新设备的使用范围，对于大断面巷道掘进的顶板支护可以采用连续掘进技术，从而降低施工难度和顶板支护的铺设难度，对于小断面巷道掘进的顶板支护可以采用凿岩台车进行自动化的定位操作。
6、结语
在新的发展形势下做好井下巷道掘进顶板支护技术的研究对煤矿安全生产具有重要意义，不仅有利于提高煤矿企业的开采效率和质量，同时还可以进一步的确保井下安全生产，从而促进我国煤矿事业可以健康、持续的发展。
参考文献:
[1]鄢 耀．煤矿井下巷道掘进顶板支护研究［J］．河南科技，2013( 12) : 35．
[2]李 超．略论煤矿井下巷道掘进衔接工作的开展［J］．科技风，2013( 4) : 132．
论文作者:王会来
论文发表刊物:《防护工程》2017年第32期
论文发表时间:2018/3/23
标签：巷道论文; 顶板论文; 井下论文; 煤矿论文; 煤层论文; 能力论文; 技术论文; 《防护工程》2017年第32期论文;