煤礦掘進巷道支護技術(shù)與頂板管理

梁衛(wèi)強

摘要：巷道掘進是一項復(fù)雜系統(tǒng)性的工程，不但要根據(jù)實際施工的地質(zhì)構(gòu)造條件來制定施工進度方案，而且必須要選擇合理的施工辦法和施工設(shè)備，保證巷道掘進工作的高效率和順利。巷道掘進過程中支護形式的可靠性越來越高，但仍然存在一些安全威脅。為了可以保障巷道掘進工作的安全進行，為了保證在巷道掘進工作中能夠有效的頂板支護，本文簡要的對頂板的支護形式進行解析，分析巷道掘進頂板支護存在的問題，制定方案，解決煤礦巷道掘進支護工作中存在的問題和化解工人擔心的問題。

關(guān)鍵詞：煤礦掘進；巷道支護；技術(shù)；分析

隨著近幾年我國各行各業(yè)對煤炭能源需求量不斷加大，煤礦企業(yè)采掘活動不斷加大，造成了礦井內(nèi)掘進工作面數(shù)量隨之增加。目前我國掘進工作面在施工過程中一般采用傳統(tǒng)錨（索）噴網(wǎng)聯(lián)合支護形式，但礦井內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造及施工環(huán)境復(fù)雜，掘進巷道在施工過程中受上覆巖層及鄰近采空區(qū)采動壓力影響，掘進巷道支護工藝、支護技術(shù)以及支護質(zhì)量還存在一些問題，嚴重影響著掘進巷道施工安全。

一、煤礦井下巷道掘進的支護形式

（一）被動支護

在煤礦井下巷道掘進的工程中，被動支護是不可或缺的一部分，將圍巖坍塌巖和支護結(jié)構(gòu)兩者分開來分析，這兩者之間的關(guān)系是“荷載一結(jié)構(gòu)”，被動支護是為了承受圍巖坍塌產(chǎn)生的荷載，但是不能制止圍巖周圍的坍塌和變形，只是一個被動的狀態(tài)。主要的被動支護可分為下面幾種：木支護，石材支護，礦用支護型鋼，可縮性支架，預(yù)留煤柱。

（二）主動式支護方式

在煤礦井下巷道掘進工程中，另一種主動積極防御的支護方式是主動支護方式，并利用圍巖的強度來支撐巷道。主要的主動支護可分為下面幾種：錨桿支護，噴射混凝土支護

二、煤礦巷道支護方式存在的問題和影響因素

（一）煤礦巷道支護方式存在的問題

在開采的過程當中，由于圍巖的穩(wěn)定性較差，煤礦巷道的支護難度會大大增加，如果出現(xiàn)了過大的變形或者是位移，也就可能出現(xiàn)破壞巷道的現(xiàn)象，特別是在一些巖體較為松軟的地方，如果出現(xiàn)這一類的問題，便無法發(fā)揮其其中的作用，經(jīng)過多次返修，如仍無法滿足要求，那么這一地段的開挖將會陷入瓶頸，在煤礦巷道挖掘的過程當中，圍巖的巖體遇到水之后，會產(chǎn)生很大的膨脹力，圍巖在過大的擠壓力的作用下會產(chǎn)生變形，直接影響支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，在掘進過程當中，受到重力因素的影響，頂板也會出現(xiàn)掉落的現(xiàn)象，加之層理結(jié)構(gòu)的發(fā)育和變化，頂部的裂縫容易增多，并且易發(fā)生開裂，甚至還會產(chǎn)生圍巖離層，甚至發(fā)生冒頂事故。

（二）影響因素

地質(zhì)構(gòu)造施工技術(shù)會影響整個開采過程的穩(wěn)定與安全，在井下巷道開發(fā)的過程當中，會受到煤礦地層的發(fā)育狀況的影響，褶皺構(gòu)造穩(wěn)定性較好的地方可以加快施工，但是一般的煤礦井下都屬于復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，掘進的速度和質(zhì)量會受到很大的影響，在褶皺斷層的地質(zhì)條件下，煤層的厚度也發(fā)生較大的變化，其穩(wěn)定性和支護結(jié)構(gòu)容易發(fā)生垮落等一系列的問題。同時施工技術(shù)也會影響到開挖的穩(wěn)定性，一般采用錨噴支護的方式進行頂板支護，這種方法使安全性和工作質(zhì)量得到了提升，但是如果炮眼掌握不當，或者是藥量不夠，也會降低錨網(wǎng)噴支護的質(zhì)量，在一些巷道較為密集的地區(qū)，在開挖第一條巷道時，由于地面地表的巖層受到了破壞，那么其他地方也會受到影響，頂板支護的難度將會大大增加。

三、掘進巷道支護方式

（一）錨桿支護

在我國，錨桿支護是煤礦巷道首選的支護方式，因為它可以有效改善煤礦巷道的布置方式，提升煤炭的產(chǎn)量以及經(jīng)濟效益，這種支護方式主要的支護結(jié)構(gòu)，包括錨桿桿體、托板、錨固劑、鋼帶和一些網(wǎng)等，錨桿的主要作用在于抗剪、抗拉，而托板是圍巖與錨桿尾部相互接觸的主要構(gòu)件，通過施加適當?shù)呐ぞ亟o螺母，使得巷道表面的托板受到擠壓，將預(yù)緊力提供給錨桿，并不斷擴散到煤體之中，使得圍巖的外部應(yīng)力狀態(tài)有所改善，有效解決裂隙張開，結(jié)構(gòu)表面滑動等圍巖出現(xiàn)的一系列問題，當圍巖出現(xiàn)變形的狀況時，托板可以將圍巖變形產(chǎn)生的荷載傳給錨桿桿體，使得錨桿的工作阻力不斷加大，抑制圍巖變形狀況的出現(xiàn)，而網(wǎng)緊貼于巷道的表面，能夠提供支護的力量，并且能夠防止圍巖當中的破碎巖塊對巷道造成阻塞，或者是垮落的問題，為施工的展開提供更加安全可靠的環(huán)境，成本較低，因此受到了廣泛歡迎。

（二）礦用型鋼支護

當前的煤礦礦用支護型鋼主要采用工字鋼和u型鋼兩種，一般煤礦為橢圓形或者是半圓形，在這些巷道斷面當中，這類礦用的支護鋼型的韌性較好，并且能夠抗剪、抗壓、抗拉，這兩種鋼具有很強的優(yōu)勢，所以得到了廣泛運用，在煤礦巷道掘進過程當中，工作環(huán)境相對復(fù)雜，所以礦用支護型鋼必須具備很高的性能，在煤礦井下巷道掘進過程當中產(chǎn)生的橫向負載和豎向的推動力，必須由支護架進行承擔，在使用之后，架的橫向與縱向的兩個方向上都必須要具備足夠的負載能力，截面抵抗矩直接影響著高架斷面的集合參數(shù)，所以要對其負載能力和截面抵抗矩的數(shù)值進行科學(xué)分析，以保證兩個數(shù)值相互接近，來提高支護架的應(yīng)用能力。

（三）可縮性支架

支架的極限承載能力受到支架是否發(fā)生塑性變形的影響，所以在實際過程當中，實際的承載能力是指煤礦巷道的可縮小支架在緊縮過程當中所出現(xiàn)的負荷承載能力，受到煤礦巷道之下的工作狀況、工作環(huán)境以及構(gòu)件連接的影響，一般情況下，煤礦巷道的實際承載能力與極限承載能力相差不大，為了保持最好的狀態(tài)，必須對其極限值進行計算，保證其實際承載能力與極限值之間的數(shù)字差距較小，來使支架達到最好的工作狀態(tài)，為開采工作的展開，提供更加便捷的條件。

四、加強煤礦巷道掘進頂板支護技術(shù)的措施

（一）提高支護工具的質(zhì)量，完善支護技術(shù)

煤礦企業(yè)在進行巷道掘進工作時，一方面要確保掘進的進度，還要保證施工的安全。因此，煤炭企業(yè)要提升使用設(shè)備的質(zhì)量，并加大對設(shè)備的投入，增加設(shè)備維護的頻率，延長設(shè)備的使用期限。井下巷道支護設(shè)備主要對施工中的巷道進行穩(wěn)固，確保巷道施工環(huán)境的相對穩(wěn)定，防止塌陷現(xiàn)象的發(fā)生。因此，支護設(shè)備的穩(wěn)定性和抗壓性是衡量支護設(shè)備的重要標準。企業(yè)在選擇購買巷道支護設(shè)備時，要嚴格按照施工的標準和相關(guān)的安全制度選擇高質(zhì)量的支護工具，對支護材料的規(guī)格、大小、數(shù)量等進行反復(fù)的核查，確保巷道的使用狀況達到施工的標準。

（二）提高安全意識，提高巷道掘進施工質(zhì)量

煤炭企業(yè)要加強對巷道掘進工作的安全管理，形成相應(yīng)的安全標準和施工操作規(guī)范。首先，要加強員工的安全意識，形成自上而下的安全管理標準，強化安全管理工作，要求管理人員進行安全監(jiān)督，并強化安全意識的宣傳工作。巷道掘進支護工作是保障巷道掘進工作安全的重要方面，在此基礎(chǔ)上，煤礦企業(yè)要建立一套完善的考核標準，對工作人員的巷道掘進頂板支護技術(shù)進行考核，在建立考核體系時，將考核的結(jié)果與員工的績效獎勵體系相聯(lián)系，強化員工的重視程度，使員工自覺增強相應(yīng)的技術(shù)技能。此外，企業(yè)還要建立相應(yīng)的操作標準，在對員工的頂板支護工作進行實測后，形成施工的標準制度。

（三）引入新的技術(shù)技能，形成完善的井下掘進施工體系

煤礦企業(yè)在發(fā)展過程中需要不斷強化自身的技術(shù)體系，對不同巷道采用不同的施工技術(shù)，建立完善的施工體系。在施工前，要根據(jù)巷道的使用要求確定設(shè)計圖紙和施工計劃，并提前選擇相應(yīng)的施工方式。煤礦掘進工作與施工現(xiàn)場的地理位置、地理環(huán)境等問題相關(guān)，需要提前對施工位置的礦壓、圍巖等環(huán)境資料進行調(diào)查分析，確定施工的環(huán)境后選擇相應(yīng)的支護技術(shù)。對施工過程中可能出現(xiàn)的安全問題和支護設(shè)備的安裝選擇問題要進行提前的預(yù)防和計劃，確保井下巷道的掘進工作能夠順利進行。

五、結(jié)論

總之，頂板支護技術(shù)在煤礦井下巷道掘進施工中具有重要的作用，頂板支護的穩(wěn)定性能夠影響井下巷道的安全性能，并進而影響井下工作人員的安全，影響企業(yè)的施工效率和施工質(zhì)量。在進行煤礦井下巷道掘進頂板支護工作時，煤礦企業(yè)要建立相應(yīng)的施工標準，并在進一步提高施工技術(shù)的同時提高施工質(zhì)量。

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