摘要:煤矿井下巷道掘进是一项具有复杂性和系统性的施工工程，施工中不仅要使用先进的设备和合理的工艺流程，还要根据施工矿井的地质情况来选择适当的掘进顶板支护。目前，煤矿井下巷道掘进顶板支护方式中，主要考虑支护方式的稳定性与牢固性等因素。支护是用来避免基本顶岩层出现下沉与离层，确保基本顶的稳固性和整体性，在提高基本顶强度的同时，保证煤矿工人的施工安全。本文研究中首先对现有支护技术进行了浅要分析，并指出煤矿井下巷道掘进中支护技术的应用
关键词:煤矿巷道；支护技术；顶板支护
井下巷道挖掘工作对于安全开采问题至关重要，文章针对煤层巷道施工的特点作出了分析，巷道在支护工作中需要用到一些专业性的工具，比如锚杆、矿用支护型钢、支架等。而煤矿井下支护具有一定特点。
一、煤矿井下巷道支护特点
首先煤层巷道在挖掘时需要沿着一定的轨迹进行，比如煤层或者岩层，在挖掘过程中会受到很多影响因素，也会产生一些突发状况，瓦斯突出的可能性很大。因此，在具体的施工中就需要做好瓦斯突出的预防措施，并且需要在施工之间对前方路段探水，确定水量对的多少，根据情况及时调整方案，避免因积水而带来的问题。其次巷道在挖掘过程中采用的是挖掘机施工，岩层和煤层都有一定的厚度，在开采时需要考虑坍塌效果，也就是说需要对岩洞实施支护作用，确保巷道的稳定性，同时还需要采场动压带来的影响。工作人员需要根据当地的实际情况选取支护工艺，确保支护工艺可以满足施工的需求，不会因为支护不到位而延期工程。第三煤层的位置没有规律，并且岩层中有断面的存在，在挖掘时要根据地形和岩型调节挖掘进度，保证巷道的方向和挖掘速度。
二、目前常用巷道支护技术
为打造高效、高产的煤矿，实现了井下巷道掘进与支护的机械化，进而衍生了多种煤巷掘进作业方式，大大提高了掘进作业效率，也提升了支护效果。目前常用巷道支护技术有以下几种。
第一种是架棚支护。架棚支护主要被应用到半圆拱形、椭圆形与圆形巷道支护中，其主要分为U型钢棚与工字钢棚两种。一般来讲，煤矿井下环境恶劣，若要确保支护结构的可靠性与稳定度，支护型钢必须具备很好的抗拉、抗剪切与抗压性能。井下巷道顶板支架需承担横向、纵向的荷载力，为满足此项要求，可应用支护型钢，其可承受横向、纵向两个方面的载荷。抗弯截面模量会对支护型钢断面几何参数产生极大的影响，其需要和巷道支架的载荷相接近。此外，支护型钢几何形状的变化会对支架可伸缩性产生一定的影响。基于此，在滑移与锁紧时，应充分考虑支护型钢滑移的平稳度与接触面的实际面积。支护型钢的受力状态需保持最佳，从而将其实际作用发挥出来。
第二种为预留煤柱技术。预留煤柱是传统巷道顶板支护工艺。巷道掘进时，可将巷道划分成上区段与下区段，上区段即运输平巷，下区段则是回风平巷。支护巷道顶板时，主要是将上下区段间的煤柱预留出来为巷道提供支撑力，从而确保巷道安全。预留煤柱施工工艺简单，且便于优化巷道排水和通风系统。然而，该技术成本高，且如果在掘进时煤柱损失，会对巷道维护工作产生极大的影响。采煤时，煤柱承受的支撑载荷会传输到巷道底部，对相邻巷道产生影响，会为井下采煤工作埋下安全隐患。
第三种是通过架设可缩性支架进行支护。可缩性支架是一种金属支架，该支架承载特性与回采巷道围岩变形特点相适应，支架安装初期支架承载能力小，随着回采工作面临近，围岩压力越来越大，支架收缩量也不断增加，承载能力也逐渐增大，有效地控制巷道围岩变形破坏。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆应用可缩性支架时，易受到多种不确定因素的影响，如支架连接件、支架结构等。该支架所能承受的最大荷载力就是其自身的极限承受力。判断可缩性支架的承载力极限值时，可观察支架自身是否发生塑性变化。
三、煤矿巷道顶板支护技术的实际应用
为确保煤矿井下巷道施工质量，应选择高效、安全、科学的掘进支护技术。只有把握好施工的每个环节与技术要点，才可从根本上杜绝质量隐患与安全隐患，从而为煤矿开采提供安全的环境。对此，就煤矿井下巷道掘进中支护技术的应用进行分析，主要包括以下几个方面。
首先支护开展中要先确定岩石性质。做好施工准备在煤矿井下巷道掘进中，施工人员必须先确定岩石性质，对岩石性质进行分析与研究，对支护方案进行改进与完善。施工方应与勘测方建立合作关系，由勘测企业对该区域岩石性质、成分、结构等进行深入而细致的探测，并得出相应的岩石性质调查报告。施工人员需根据岩石性质调查报告来选择合适的支护方案，并对可能出现的危险情况进行规避，从而为巷道掘进支护保驾护航。施工者必须依照巷道实况选用巷道支护技术，提升支护结构承载性能，这样才可满足具体的支护要求。同时，设计人员需亲身到现场进行勘测，获取有价值的信息，而后编写巷道掘进施工设计方案，明确支护技术与支护结构。无论何种支护，都要确保巷道表面光滑、平整，且选择光面爆破，将锚喷作为重要辅助技术。
其次锚杆支护技术是一种常用的支护技术，主要适用于软岩巷道中。应用此技术，可改善巷道结构，以达到提升煤炭产量与效益的目的。锚杆支护技术是利用锚杆托板、锚固剂等来发挥其支护作用。在锚杆支护技术体系中，锚杆是重要构件。施工时，施工者需利用扭矩螺母让巷道表面与锚杆托板产生挤压，对围岩应力状态予以改善，从而防止围岩裂开。煤矿井下巷道掘进与支护前，施工者必须了解软岩的基本性质，从而有目的性地改进与优化支护技术，降低技术在应用时的困难度。运用该项技术能有效增加巷道掘进量，确保煤矿巷道安全。在实际工作中，应确定巷道相关参数，但由于巷道参数是始终变化的，这就需要施工者密切关注巷道参数的变化情况，这是提升巷道掘进与支护质量的关键途径。
第三要积极面对和处理处理巷道位移或变形问题。煤矿井下巷道初次掘进之后，极易发生巷道位移或变形问题。为应对该问题，在应用支护技术时，要选择初具柔性与后具刚性的巷道掘进支护结构。在薄弱环节可以采用支护体与围岩相结合的方式是最优模式。将围岩自身的承载性能发挥到极致，此时，围岩支护能力为最大，支护体受力为最小。该措施的执行方案为：巷道开挖完毕后，施工者应先对巷道围岩实施锚网支护，而后借助巷道底板来观察顶、帮围岩变化情况，设定最佳时间点，当发现围岩变形量增大时可利用预应力锚索补强支护，以提升围岩的整体组合质量。应用此种支护方案，能让围岩自身的承载性能发挥到最大，也充分凸显了刚性锚杆支护的实际性能
四、小结
要想确保巷道挖掘施工的正常运行，就需要保证巷道的支护工作做到位，支护问题对于煤层巷道挖掘工作至关重要。运用巷道掘进顶板支护可以提升其应用效果、改进其支护工艺，可以提升采煤效率，保障采收安全，减少采收成本，其中，永久支护和临时支护的施工工艺和施工方法的应用保证了掘进工作的顺利进行。
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论文作者:张永军
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/30
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