2淮南矿业集团 顾桥煤矿 开拓五区 安徽淮南 232001；
3淮南矿业集团平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司 安徽淮南 232001
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。文章针对煤矿井下巷道掘进顶板支护技术研究进行了详细的阐述，内容仅供参考。
关键词：煤矿；井下巷道掘进；顶板支护；措施；
1深部围岩变形破裂机理
1.1岩石破坏机理
任何材料的破坏，从不同部分散离的状态来看，不外是两种，即产生散离的部分互相远离或错开。所以物体的破坏机理归结到底只有两种：即拉断和剪切。因此岩石的破坏，从其机理上说也只有拉坏和剪坏，对于岩石类抗压不抗拉的材料，多以剪切破坏为主。
1.2高地应力作用
淮南矿区处于-700m～-1000m深度的岩石，即使在自重应力的作用下，其原岩应力达到20Mpa左右。开挖后造成法向应力卸荷幅度近20MPa，周向应力增加幅度40～60MPa，最大偏应力（σ1-σ3）达到60～80MPa，这两个方向应力的一降一升产生了围岩的高应力与低强度之间的突出矛盾，必然导致围岩开挖后的快速劣化，裂隙由表及里快速萌生与扩展，很快导致围岩的破裂失稳。
1.3高渗透压与风干失水作用
开挖前：深部围岩处于很高的静水压力作用下，围岩体内孔隙压力很高；呈饱和状态；或处于干燥、半干燥的紧密压缩状态。
开挖后：导水裂隙发育处：近表围岩孔隙压力大大减小（等于大气压力），有效应力大大增加。
1.4 温度梯度的作用
随着开采深度的增加，地温阶梯状升高，巷道开挖后，由于通风造成距巷道表面一定深度的围岩内部产生较大的温度梯度（特别是冬季），引起附加的温度应力、附加变形，围岩离层，进一步增高最大剪应力（σ1-σ3），加剧高应力与低强度的矛盾。
1.5岩爆作用
在构造应力较大的区域遇到坚硬、脆性岩石时，必然在围岩替内集聚很高的弹性应变势能。巷道开挖扰动造成开挖面附近一定深度范围内应力场调整，易诱发围岩体内弹性应变势能突发性释放，造成岩爆灾害。
综上所述，围岩骨架受到大大高于岩体强度的有效应力，使得围岩高应力与低强度的矛盾尤为突出，破裂损伤的速度和范围难以控制。
2深部围岩稳定性控制对策
2.1掘进方式
掘进方式遵循“宜综则综、宜炮则炮”原则。为减少扰动对巷道围岩的危害，在条件适宜时，岩巷尽量采取综合机械化掘进，若条件限制采用炮掘施工时，必须采用光面爆破技术，为发挥围岩的承载能力，尽可能采用全断面一次成型，减少对围岩的二次震动。
2.2 支护技术
2.2.1 支护时间
巷道开挖后要在最短时间内最大限度地恢复巷道自由面上的法向应力，改善因巷道开挖导致劣化的近表围岩的应力状态，提高围岩的非固有强度和变形模量，限制围岩沿巷道自由面法向和结构面法向的张开变形。
2.2.2 支护强度
用高强支护增强围岩，提高围岩的固有抗剪刚度，限制围岩沿潜在破裂滑移面的剪切变形，有效提高围岩抵抗高应力作用下剪切破坏的能力。
2.2.3 修复作用
选择恰当时机采用高强高韧材料加固损伤破裂区围岩，使开挖扰动产生的破裂区得到固结，损伤区得到修复，提高围岩的完整性和整体强度。
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3煤矿井下掘进巷道支护形式
3.1型钢支护
矿井中所用的支护型钢要具有较好的刚韧性、抗拉、抗剪及抗压等不同的功能。巷道中的支架主要承担来自两个不同方向的力，即纵向推动力及横向荷载，对于来自这两个不同方向的承载负荷能力需要进行一定的准备工作。矿井所用到的支护型钢断面几何参数在一定情况下会受到来自抗弯截面模量的影响，因此，抗弯截面模量在此过程中体现出了至关重要的作用，抗弯截面模量与巷道支架承载负荷能力需要具有极高的相似度。从根本上来说，矿井所用的支护型钢所呈现出几何形状会对支架本身所表现出的性能有极重要的作用。所以，对于不同的矿井所用支护型钢的几何形状进行锁紧和滑移工作处理时，需要保证矿井所用的支护型钢的接触面面积及其平稳性，以便于能够达到实验的最高标准状态。
3.2预留煤柱
作为一种较为传统的巷道支护变形风平巷预留煤柱支护，该支护形式需要给上下区段的煤柱预留出一定宽度，避免回风平巷将压力支撑值上升到实际峰值区域。从技术角度来说，预留煤柱支护技术相比于其它技术而言，在使用方式上较为简单，对于排水、通风等方面也会产生有利影响。但是，为了将煤柱支护预留出来，势必会消耗掉大量财力、人力及物力，在无形之中增加了巷道的维护成本。在整体支护中，需要预留煤柱，这样能够有效保证煤柱预留的均匀性。在进行支护建设的过程中，需要对井下的变化情况进行支护结构构建。与此同时，还需要与多元施工技术体系相互结合，对围岩变形的周期数据进行周密计算，并积极引入锚杆支护等，全面发挥出预留煤柱的支护效果。
3.3孔位的布置
在进行孔位整体布置时，首先需要统计其管位的直径，而且需要初步统计巷道断层方位和支护拱形。在环形位置同样还要对其线位间距进行整体统计分析，从而大幅度缩减孔间距，间距大约在0.32m。最后在注浆位置的分配上，需要采用多孔位，均匀分配支护锚杆距离，从而实现孔位精确布置。
3.4测量放线
在测量放线工艺中，首先需要初步确定地质勘测方案，然后对于不同的掘进面进行不同形式的分孔测量。在测量过程中，首先要保证测量的精确性，尤其在进行基线测量的过程中，其分布点要保持对称，可以采用直接对准孔位的方式对其线面的变化情况进行数据分析，从而让测量放线数据更精确。
3.5开孔与封孔
在进行开孔与封孔过程中，同样需要结合其孔道的支护体系进行开孔和封孔。在施工过程中，要结合正确的施工工艺规范施工。在进行巷道掘进过程中，其需要对孔内部进行填埋。对于质地较为坚硬的岩石，需要采用不同的推进工艺完善整体孔洞，从而提升开孔与封孔的效率。
4巷道掘进顶板技术管理措施
4.1做好准备工作
对于经常发生的冒顶风险、掘进巷道开口等问题的巷道，在施工前就应制定出合理方案，使之安全可靠、易于操作；根据巷道附近的围岩力学构造，选择最合适的井下巷道支护方式。加强技术准备活动，改变巷道掘进施工方式，增强内部管理，明确支护方式、材料数量与尺度等实施方向，严格按照规章制度工作。
4.2强化协调能力
实施掘进煤矿巷道井下工作时，巷道不稳定、容易发生变形，这就意味着支护结构要有柔韧性，能够缓解巷道井下无限度变形，而且，还要注意保持巷道井下空间完整性，从整体构造来说，强化支护结构与岩体释压让压的协调能力，可以增强支护结构强度，使围岩岩体能够降低变形力度，进行释压让压，增强支护效果，最大限度地减少由于支护不当带来的安全隐患。
4.3技术工艺创新
传统的采煤技术虽然操作简单，但有很多影响因素不容易控制，因此，应该创新技术和工艺，使巷道开采向机械化、自动化与智能化发展。企业要在工程中容纳新技术与工艺，综合发展巷道井下掘进支护技术。对大层面顶板支护，可以使用连续掘进技术，降低施工难度；对小层面，可以操作自动化定位，让凿岩车实现巷道井下顶板支护作用。
结束语
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。
参考文献：
［1］郭树林.煤矿井下巷道掘进顶板支护技术浅析［J］.现代矿业，2014（8）：120-121.
［2］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（7）：147-148.
［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（21）：23.
论文作者:陈晓勇1,郑义勇2,江坤3
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/23
标签：巷道论文; 围岩论文; 井下论文; 应力论文; 顶板论文; 淮南论文; 技术论文; 《基层建设》2017年第34期论文;