煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)分析

閆東(山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)泰山隆安煤業(yè)有限公司，山西 忻州 034000)

0 引言

在我國(guó)現(xiàn)有的所有能源中，煤炭有著非常重要的地位。因此，確保煤炭工業(yè)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。煤礦地下巷道的掘進(jìn)是煤礦工業(yè)中很重要的一個(gè)內(nèi)容，操作起來(lái)比較復(fù)雜，綜合性極強(qiáng)。煤礦的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和采礦要求對(duì)于開展煤礦井下巷道掘進(jìn)工作非常重要，相關(guān)的技術(shù)人員必須去根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和采礦的要求，選擇合適的掘進(jìn)設(shè)備和掘進(jìn)技術(shù)，為煤礦井下巷道掘進(jìn)工作的順利進(jìn)行打下保障。煤礦開采作業(yè)會(huì)受到很多因素的影響，在實(shí)際開采過(guò)程中，事物和條件具有動(dòng)態(tài)性，會(huì)發(fā)生變化，相關(guān)人員要學(xué)會(huì)合理控制這些變化。地層應(yīng)力會(huì)影響巷道的穩(wěn)定性，要想確保巷道的穩(wěn)定性，就需要為頂板提供足夠的支護(hù)，那么采用科學(xué)合理的支護(hù)技術(shù)就非常重要，它有利于巷道工作的有序開展。

1 煤礦井下巷道掘進(jìn)的支護(hù)形式

1.1 錨桿支護(hù)

在對(duì)井下的頂板進(jìn)行支護(hù)時(shí)，最常用的一種方法是錨桿支護(hù)，在具體施工過(guò)程中能夠保證工作性能，并且能夠給企業(yè)帶來(lái)一定的收益。鋼帶、錨桿以及托盤是錨桿支護(hù)的主要零件，承載能力主要是鋼帶進(jìn)行提供的，延伸能力主要是錨桿進(jìn)行提供的，托盤的作用是連接，這些構(gòu)件共同組成了錨桿支護(hù)，并且使其具有一定的支護(hù)效果。

1.2 型鋼支護(hù)

煤礦隧道支護(hù)過(guò)程中使用的鑄鋼為工字鋼和工字鋼，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的地面支護(hù)需求選擇合適的鋼種。型鋼支架通常以橢圓形，半圓形拱形和圓形橫截面的形式用于公路支架。如果常用的支護(hù)鋼具有良好的韌性，剪切強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度和拉伸性能，則可以適應(yīng)惡劣的地下巷道支護(hù)環(huán)境。在實(shí)際的支護(hù)過(guò)程中，道路支護(hù)主要抵抗縱向推力和各種側(cè)向載荷，因此，為了給道路提供足夠的支護(hù)，鋼型材必須在這兩個(gè)方向上都具有良好的承載能力。地下通道中使用的支撐段的橫截面形狀受地層荷載作用下?lián)锨文Ａ康挠绊?。型鋼支護(hù)的承載能力和彎曲截面模量越近，鋼型材的總承載能力就越高。幾何形狀也會(huì)影響型鋼支架的收縮性能，因此承載能力會(huì)根據(jù)型鋼的形狀而變化。鎖定支撐鋼的形狀并使其滑動(dòng)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持滑動(dòng)所需的最大接觸面面積，并且應(yīng)始終將力保持在最佳狀態(tài)。

1.3 預(yù)留煤柱支護(hù)

預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)是比較傳統(tǒng)的頂板支護(hù)技術(shù)，它在使用時(shí)通常用于巷道的上下區(qū)段，相比于其他類型的頂板支護(hù)技術(shù)，它的適用性和實(shí)際性較強(qiáng)，主要是因?yàn)樗僮髌饋?lái)比較簡(jiǎn)單，施工比較方便。預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)具有兩面性，有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是它能夠通過(guò)改善巷道的通風(fēng)和排水能力，來(lái)提高巷道環(huán)境的質(zhì)量。缺點(diǎn)是它的經(jīng)濟(jì)效益較低，在實(shí)際的使用過(guò)程中，它需要的工作人員和工作設(shè)備比較多，增加了成本，不利于經(jīng)濟(jì)效益的獲得。煤柱是預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)的核心，煤柱的質(zhì)量與整體的支護(hù)效果有著密切的聯(lián)系，一榮俱榮，一損俱損，如果煤柱受到損害，首先它不僅會(huì)影響整體的支護(hù)效果，而且還會(huì)對(duì)施工人員造成一定的傷害。當(dāng)前，隨著煤礦行業(yè)的不斷發(fā)展，煤礦巷道開采作業(yè)也發(fā)展越來(lái)越迅速，各種地層應(yīng)力也越來(lái)越多，這些地層應(yīng)力會(huì)受到煤柱的作用而轉(zhuǎn)移到煤柱的底部，在煤柱的底部形成一個(gè)應(yīng)點(diǎn)，當(dāng)這個(gè)應(yīng)點(diǎn)積累到一定的程度，就會(huì)對(duì)巷道造成影響，進(jìn)而影響巷道支護(hù)工作的進(jìn)行。

2 影響煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)穩(wěn)定性的因素

2.1 施工工藝

施工工藝的控制是提高煤礦井下巷道掘進(jìn)技術(shù)水平的重要保證，目前在我國(guó)巷道掘進(jìn)技術(shù)中已廣泛采用了鉆爆掘進(jìn)法，這種掘進(jìn)法應(yīng)用比較普遍，具有較高的效率，能夠加快掘進(jìn)速度。但是，如果工藝應(yīng)用不夠規(guī)范，不夠合理，那么就會(huì)影響巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)的穩(wěn)定性，嚴(yán)重情況下，甚至可能導(dǎo)致巷道塌陷，就會(huì)威脅到相關(guān)工人的生命和財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)也會(huì)給煤礦造成很嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。在應(yīng)用鉆爆掘進(jìn)技術(shù)之前，應(yīng)特別注意以下兩個(gè)方面：

(1)有必要在鉆爆之前準(zhǔn)確計(jì)算出火藥的負(fù)載量，這對(duì)爆破效果非常重要，如果計(jì)算不準(zhǔn)確，可能會(huì)降低爆破的效果，也可能增強(qiáng)爆破的效果，導(dǎo)致一些傷亡；

(2)需要找到爆炸的確切位置，避免損害周邊的環(huán)境。以上兩個(gè)操作需要進(jìn)行更精確的計(jì)算，以確保巷道的鉆爆能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用和功能，并確保煤礦井下掘進(jìn)的頂板支護(hù)工作有序進(jìn)行。

2.2 煤礦井下巷道的工作環(huán)境

頂板支護(hù)工作是在地下環(huán)境中進(jìn)行的，在屋頂安裝過(guò)程中，員工也在地下。因此，煤礦井下巷道的施工環(huán)境與頂板支護(hù)工程有關(guān)，因此對(duì)頂板支護(hù)工程的最終效果具有非常重要的影響。地下巷道的條件因地區(qū)而異，如果地下環(huán)境良好，則道路本身可以滿足要求和標(biāo)準(zhǔn)，在這種情況下，員工可以適當(dāng)減少所使用的支撐護(hù)件數(shù)量。根據(jù)實(shí)際施工情況支護(hù)，它不僅可以節(jié)省地下道路空間，而且可以提高煤礦生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，同時(shí)降低煤炭生產(chǎn)成本，提高礦業(yè)公司的整體經(jīng)濟(jì)效益。但是，如果地下環(huán)境較為復(fù)雜，施工人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況增加支架數(shù)量和支架數(shù)量，以確保施工安全。當(dāng)然，增加機(jī)架數(shù)量不僅減少了巷道的稀缺空間，而且增加了煤炭開采成本。因此，可以看出，煤礦巷道的環(huán)境質(zhì)量直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的效率和煤礦運(yùn)營(yíng)過(guò)程中工人的安全。

2.3 存在安全性隱患

安全是所有生產(chǎn)行業(yè)都必須注意的重要問(wèn)題，地下巷道頂板支護(hù)技術(shù)的安全問(wèn)題對(duì)整個(gè)煤礦都具有重大影響。因此，有關(guān)部門應(yīng)更加重視車頂行李架技術(shù)。研究數(shù)據(jù)表明，約有四分之三的煤礦事故是由頂板支撐問(wèn)題引起的。有關(guān)人員應(yīng)了解煤礦所在的地質(zhì)條件，并在各個(gè)區(qū)域采取針對(duì)性的行動(dòng)。在一些有煤礦的地區(qū)，圍巖的穩(wěn)定性相對(duì)較低，它支撐了頂板，并且不影響頂板的支撐功能。在煤礦開采過(guò)程中，道路條件復(fù)雜，地下環(huán)境變化頻繁，圍巖經(jīng)常發(fā)生位移和變形，這對(duì)道路建設(shè)不利。圍巖的變形是自然現(xiàn)象，不能通過(guò)添加弧來(lái)改變。但是，圍巖的破壞會(huì)影響頂板的剛度并增加風(fēng)險(xiǎn)，從而影響煤礦。

3 煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)的優(yōu)化措施

3.1 做好施工前的準(zhǔn)備工作

在開挖道路之前，有關(guān)技術(shù)人員應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的勘測(cè)，對(duì)煤礦現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，了解地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的頂板支護(hù)方法。在施工之前，有必要預(yù)先預(yù)測(cè)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的一些問(wèn)題和故障，以便制定適當(dāng)?shù)膽?yīng)急計(jì)劃。在規(guī)劃和設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)優(yōu)先考慮施工人員的安全并選擇最佳的施工方法。在完成施工計(jì)劃的初步設(shè)計(jì)后，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員和技術(shù)人員應(yīng)與施工人員討論此事，以快速完善并找到施工計(jì)劃，確保計(jì)劃的合理性，并確認(rèn)施工合理。根據(jù)該計(jì)劃，可以獲得良好的建筑效果并且可以降低成本。設(shè)計(jì)人員應(yīng)事先聲明機(jī)械設(shè)備及其在施工過(guò)程中使用的數(shù)量，并提前檢查設(shè)備，以查看機(jī)械設(shè)備在施工過(guò)程中是否可以正常使用。在實(shí)際施工過(guò)程中，施工隊(duì)必須嚴(yán)格執(zhí)行安全施工計(jì)劃，并做好煤礦的掘路，頂棚支護(hù)工作。

3.2 對(duì)井巷道頂板的承受力進(jìn)行提升

在對(duì)井下巷道進(jìn)行處理時(shí)，要重視對(duì)地理環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)和分析，這樣才能夠保證頂板支護(hù)的科學(xué)合理性，在此過(guò)程中，還要制定相應(yīng)的安全保障方案。在對(duì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要明確支護(hù)模式，如果要對(duì)井下巷道的頂板支護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么還要明確施工材料的數(shù)量和支護(hù)方式。確保工作流程設(shè)計(jì)具有科學(xué)合理性，相關(guān)設(shè)計(jì)工作在完成之后，要認(rèn)真的編制掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格按規(guī)程施工，確保工作質(zhì)量得到有效的提升。

3.3 完善設(shè)備與掘進(jìn)工藝

施工技術(shù)的選擇也是有一定的講究的，主要是與巷道的地質(zhì)構(gòu)造和基礎(chǔ)條件有關(guān)，如果建設(shè)的巷道地質(zhì)構(gòu)造和基礎(chǔ)條件相對(duì)來(lái)說(shuō)都比較好的話，那么所使用的施工技術(shù)就要中心低，結(jié)構(gòu)密集，破巖能力強(qiáng)，如果巷道的地質(zhì)構(gòu)造和基礎(chǔ)條件比較差，那就另當(dāng)別論了。在實(shí)施這項(xiàng)掘進(jìn)施工技術(shù)時(shí)，所使用的設(shè)備是懸臂式隧道掘進(jìn)機(jī)和整體式錨桿平臺(tái)，具有很強(qiáng)的生產(chǎn)能力，可以更好地適應(yīng)生產(chǎn)需要。同時(shí)，液壓系統(tǒng)本身具有自動(dòng)加油裝置，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，可以使用液壓馬達(dá)或直接驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)構(gòu)。在引入設(shè)備方面，在支護(hù)巷道頂板的過(guò)程中，可以選擇使用可伸縮的支護(hù)材料，例如錨索和錨網(wǎng)，同時(shí)在建筑中使用機(jī)械化工作。錨固一體機(jī)，連續(xù)采煤機(jī)等設(shè)備可以提高掘進(jìn)速度和施工質(zhì)量。

3.4 引進(jìn)新工藝，加強(qiáng)監(jiān)管力度

科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)的支柱，任何行業(yè)如果想要發(fā)展，那么它在生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中就不可避免的要使用科學(xué)技術(shù)。因此煤礦想要在當(dāng)前的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中有一席之地，那么它就必須大膽引進(jìn)新技術(shù)，并將新技術(shù)運(yùn)用到采掘作業(yè)中，促進(jìn)采掘作業(yè)信息化、自動(dòng)化、智能化。新技術(shù)的應(yīng)用可以確保工作人員的生命和財(cái)產(chǎn)安全，提高煤礦生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。當(dāng)前，需要加強(qiáng)對(duì)頂板支護(hù)技術(shù)的研究，不斷創(chuàng)新頂板支護(hù)技術(shù)的使用效果。安全生產(chǎn)是我們的首要任務(wù)，煤礦應(yīng)優(yōu)先考慮員工的生命安全，明確頂板支護(hù)技術(shù)使用的標(biāo)準(zhǔn)，建立和完善相關(guān)的監(jiān)測(cè)手段，加強(qiáng)對(duì)員工的進(jìn)行安全培訓(xùn)，提高員工的安全意識(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)處于社會(huì)發(fā)展迅速時(shí)期，如果想要在這一時(shí)期實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的快速健康發(fā)展，那么就有必要重視巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)的使用，這不僅是煤礦企業(yè)生產(chǎn)的主觀要求，而且也反映了煤炭開采的發(fā)展趨勢(shì)。煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)與煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有著直接的聯(lián)系，在煤礦井下巷道掘進(jìn)的過(guò)程中，如果使用頂板支護(hù)技術(shù)能夠促進(jìn)煤礦企業(yè)的發(fā)展，使煤礦企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。文章主要分析了頂板支護(hù)技術(shù)在使用過(guò)程中存在的一些問(wèn)題，并針對(duì)這些問(wèn)題提出了一些建議和措施，希望能夠引起相關(guān)人員對(duì)頂板支護(hù)技術(shù)使用的重視，加強(qiáng)對(duì)頂板支護(hù)技術(shù)的研究，進(jìn)而促進(jìn)煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。