淺談煤礦井下巷道頂板支護(hù)技術(shù)與管理

喬國棟

(山西介休大佛寺桃園煤業(yè)有限公司，山西 介休032000)

1 煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)常見形式

1.1 錨桿支護(hù)

錨桿支護(hù)方式是我國煤礦生產(chǎn)過程中最為常見的一種方式，使用錨桿支護(hù)的方式能夠有效改善巷道的布置形式，并且不斷提高煤礦煤炭的產(chǎn)量以及經(jīng)濟(jì)效益。這種支護(hù)方式主要使用的是支護(hù)構(gòu)建有錨桿桿體、錨桿托板以及錨固劑、鋼帶等等。其中，錨桿起到的作用主要在與抗剪、抗拉。而托板指的是在圍巖與錨桿尾部相互連接的位置，這一部件的主要作用是對其施加適當(dāng)?shù)呐ぞ亟o螺母，繼而促使巷道表面受到托板的金擠壓，使其能夠提供一定的預(yù)緊力給錨桿，將這種力量反映到煤層之中，是圍巖的應(yīng)力狀態(tài)能夠有所改善，繼而有效抑制圍巖理裂罅隙的張開，結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)滑動(dòng)或者是圍巖出現(xiàn)離層的狀況。另外，托板還能夠有效將圍巖變形過程中產(chǎn)生的荷載傳遞給錨桿的桿體，繼而促使錨桿的工作阻力能夠不斷增大，有效抑制圍巖產(chǎn)生變形。網(wǎng)面是緊貼巷道的表面的，能夠有效為其提供支護(hù)力并起到十分重要的維護(hù)作用，防止圍巖中破裂巖塊的垮落。

1.2 使用礦用支護(hù)型鋼的支護(hù)方式

一般情況下，礦用支護(hù)型鋼主要有工字鋼與U 型鋼兩種形式，這種鋼的獨(dú)特形式以及力學(xué)機(jī)械的性能，促使他們在圓形、半圓形以及橢圓形的一些獨(dú)特形狀的巷道中能夠廣泛地被應(yīng)用。因?yàn)橄锏理敯逯ёo(hù)需要承受較大的壓力以及疲勞磨損等，所有礦用巷道支護(hù)鋼在抗壓能力、抗拉能力、抗剪能力以及韌性等方面一定要具備較好性能;另一方面，巷道在使用的過程中，因?yàn)榈V層地質(zhì)環(huán)境的變化或者是掘進(jìn)切面的變化，促使巷道在不同兩個(gè)方向上產(chǎn)生較大位移，這就需要支護(hù)架本身具備較好的承載能力。礦用鋼的抗彎截面模量一定要符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，并且一定要考慮巷道支護(hù)的整體滑移以及定位方面要求，對礦用鋼在位移以及鎖緊方面的具體性能也要有相應(yīng)的規(guī)范，頂板支護(hù)模塊之間的接觸面積一定要大，接觸面一定要是平整的，要保障受力均勻。

1.3 可縮性支護(hù)支架

相比較其他材料的支架，金屬支架在承載力方面具有較為突出的優(yōu)勢。這種承載方式具體體現(xiàn)在工作承載以及極限承載兩個(gè)方面，因?yàn)橄锏乐芯唧w構(gòu)造以及礦層的地質(zhì)活動(dòng)，促使巷道頂板支護(hù)中經(jīng)常出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象。這時(shí)候，支護(hù)板件模塊彈性力量較差，就會(huì)促使一部分承受力較差，嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)霈F(xiàn)支護(hù)板件坍塌的現(xiàn)象出現(xiàn)。所以，具有優(yōu)良性能的支護(hù)支架就有了較好的發(fā)展前景，通過支護(hù)支架的伸縮動(dòng)作，就能夠有效提升一部分區(qū)域甚至是整個(gè)頂板的支護(hù)的應(yīng)變力，這一過程能夠有效演示支護(hù)支架的承載能力。在極限情況下，例如極限承載能力，假使支架超過的極限承載能力的結(jié)果就是支護(hù)支架出現(xiàn)變形的狀況。一般情況下，極限承載能力說的是超過實(shí)際承載能力。但這兩者之間數(shù)值不能夠過大，這樣會(huì)對支架材料造成較大的影響，使其嚴(yán)重磨損，并且也降低了支架的使用效率。

2 煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)問題及影響因素

2.1 煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)問題分析

一般情況下，由于圍巖的穩(wěn)定性較差，致使煤礦巷道中實(shí)行支護(hù)的難度較大。在煤礦井下巷道掘進(jìn)施工時(shí)，假使圍巖產(chǎn)生較為嚴(yán)重的位移或者是變形狀況，就會(huì)造成巷道或者是附近巖體的嚴(yán)重?fù)p害，致使支護(hù)經(jīng)過多次返修仍不能夠符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，所以，巷道變形問題就不能夠通過支護(hù)對其進(jìn)行解決。當(dāng)圍巖發(fā)生變形或者是損害時(shí)，頂板缺乏合理有效的固定，煤礦降下巷道掘進(jìn)的時(shí)候，圍巖遇到水會(huì)產(chǎn)生較大膨脹力，并且受到過大的擠壓，會(huì)使圍巖發(fā)生變形，使巷道的支護(hù)結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重破壞。另外，上層理與節(jié)理的發(fā)育，常常會(huì)使幫煤增加，頂板的裂縫增多后并沒有張開，甚至?xí)霈F(xiàn)圍巖分離的狀況，極易產(chǎn)生冒頂事故的發(fā)生，使頂板支護(hù)的難度進(jìn)一步加大。

2.2 影響煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板的支護(hù)因素

首先會(huì)受到煤礦地質(zhì)構(gòu)造的影響。在煤礦井下巷道掘進(jìn)作業(yè)中，煤礦的層理以及節(jié)理的發(fā)育狀況、褶皺的構(gòu)造或者是掘進(jìn)工作面煤層的狀況、頂板以及頂板的穩(wěn)定性都會(huì)對巷道中頂板支護(hù)產(chǎn)生一定影響。就地質(zhì)構(gòu)造較好的區(qū)域來說，巷道掘進(jìn)施工能夠快速進(jìn)行，但是地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的區(qū)域，巷道掘進(jìn)施工的質(zhì)量以及掘進(jìn)速度都會(huì)受到嚴(yán)重影響。

目前，我國煤礦在巷道掘進(jìn)施工中，主要使用的是鉆爆法實(shí)施掘進(jìn)施工，并使用錨噴支護(hù)作為主要的支護(hù)形式，相較于傳統(tǒng)的架棚支護(hù)方式，其掘進(jìn)速度、施工質(zhì)量都有了較大提升。在具體掘進(jìn)施工過程中，仍不能夠較好把握藥量控制等問題，繼而降低了錨網(wǎng)噴支護(hù)的施工質(zhì)量。另外，就煤礦井下巷道一些較為密集的物質(zhì)，當(dāng)其中開掘一條巷道之后，巖體的應(yīng)力平衡就會(huì)產(chǎn)生破壞，假使這時(shí)候使用另外一條巷道施工就會(huì)形成兩個(gè)工作面疊加，促使應(yīng)力不斷增大，對頂板支護(hù)的施工難度也會(huì)產(chǎn)生一定影響。

3 強(qiáng)化煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)管理

3.1 提升支護(hù)技術(shù)，提升頂板支護(hù)的承載力

一定要制定適宜的頂板支護(hù)施工技術(shù)方案，并提出具體的施工技術(shù)方案以及巷道口預(yù)留方案等方面的內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)計(jì)劃好巷道支護(hù)的用料、數(shù)量以及具體的尺寸等。明確各項(xiàng)操作規(guī)范，有效提升整體支護(hù)技術(shù)水平。在支護(hù)層安裝管理過程中，一定要始終將保障支護(hù)層的承載能力作為最核心的要求，盡量保障支護(hù)模塊之間具有較大的接觸面積，并且要保障解除面積的平整，支護(hù)體應(yīng)該盡量架構(gòu)在實(shí)心巖層之上。

3.2 不斷強(qiáng)化支架強(qiáng)度以及圍巖釋放壓力的能力

煤礦井下巷道經(jīng)過初挖之后，很容易使巷道產(chǎn)生變形或者是位移。所以，在選擇支護(hù)方式的時(shí)候，應(yīng)盡量選取柔韌性較強(qiáng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，有效化解巷道位移或者是變形的情況發(fā)生。另外，還要利于巷道空間完整性的保持，有效降低返修量與返修次數(shù)。依據(jù)上述因素，必須要不斷加強(qiáng)支架難度以及圍巖釋放壓力的能力，使其能夠有效協(xié)調(diào)，不斷增強(qiáng)巷道支護(hù)體的強(qiáng)度，促使圍巖能夠在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)產(chǎn)生變形，之后對圍巖釋放壓力，不斷強(qiáng)化頂板的支護(hù)效果。

3.3 加強(qiáng)新工藝的普及

未來采煤技術(shù)將會(huì)朝著自動(dòng)化、機(jī)械化趨勢發(fā)展，煤礦企業(yè)一定要將眼光放在這幾個(gè)方面上。就母線支護(hù)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢，逐步吸收能夠有效促使自身經(jīng)濟(jì)效益提升的辦法，有效擴(kuò)大綜合采掘系統(tǒng)為代表設(shè)備的使用范圍，對大斷面層掘進(jìn)巷道的頂板支護(hù)可以使用連續(xù)的掘進(jìn)技術(shù)，有效降低頂板支護(hù)鋪設(shè)的難度。

4 結(jié)語

煤礦井下巷道掘進(jìn)施工技術(shù)中，巷道支護(hù)是尤為重要的一項(xiàng)，只有正確使用頂板支護(hù)，才能夠保障巷道掘進(jìn)施工安全地進(jìn)行。所以，就煤礦井下巷道掘進(jìn)施工過程中，一定要使用合理的支護(hù)方式，提升巷道的支護(hù)效果。另外，隨著巷道掘進(jìn)深度不斷增加，煤礦生產(chǎn)的壓力越來越大，致使巷道頂板事故時(shí)有發(fā)生。所以，在巷道掘進(jìn)施工工藝中還必須要使用先進(jìn)的施工技藝與設(shè)備，保障巷道掘進(jìn)施工的順利完成。

［1］ 趙德芳.探析煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)［J］.技術(shù)與市場，2013，20(12):72，74.