井下巷道掘進頂板支護技術(shù)

鄭永峰

摘 要：在采礦行業(yè)中，巷道掘進施工時礦井建設的重要組成部分，巷道掘進施工質(zhì)量將會直接影響到礦井建設質(zhì)量，而頂板支護是巷道掘進的核心內(nèi)容，頂板支護質(zhì)量對巷道掘進施工以及整個礦井建設的質(zhì)量具有直接影響，故巷道掘進頂板支護技術(shù)選擇至關(guān)重要。本文基于此，重點分析巷道掘進的頂板支護形式，影響頂板支護穩(wěn)定性的因素，分析井下巷道掘進頂板支護技術(shù)，并針對優(yōu)化井下巷道掘進頂板支護技術(shù)提出幾點建議，供相關(guān)人員參考、借鑒。

關(guān)鍵詞：井下巷道;掘進施工;頂板支護

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，對能源的需求日益增加，采礦企業(yè)為了滿足社會的需求，不斷加大開采深度，導致井下作業(yè)環(huán)境日益復雜，既影響到開采作業(yè)的質(zhì)量，也威脅到工作人員的人身安全。故在井下巷道掘進作業(yè)中，必須要確保頂板支護的穩(wěn)定性和安全性，這樣才能有效保障施工人員的人身安全。頂板支護的質(zhì)量與安全與其形式和技術(shù)有著直接的聯(lián)系，根據(jù)實際情況選擇對應的支護形式和技術(shù)，可有效增強頂板的穩(wěn)定性和強度。但是井下作業(yè)環(huán)境復雜，頂板支護很容易受到各種因素的影響，故井下巷道頂板支護技術(shù)的探索成為采礦行業(yè)必須要考慮的一個安全問題。

1 井下巷道掘進的頂板支護形式

1.1 礦用支護型鋼

在煤礦井下巷道掘進支護中，礦用支護型鋼比較常見，由于該支護性質(zhì)具有良好的作用，可為巷道供強有力的支護，從而大幅度提升井下巷道作業(yè)的安全性。礦用支護型鋼借助較強的抗拉能力和抗壓能力，有效的保障基層定的整體性，保障巷道作業(yè)的安全性[1]。但是在實際應用中，必須要有合理的抗彎界面模量，重視幾何形狀，把控接觸面面積，這樣才能有效提升礦用支護型鋼的支護效果。

1.2 錨桿支護

錨桿支護無論在采礦行業(yè)，還是在建筑行業(yè)，均得到廣泛的應用。錨桿支護具有多樣性的結(jié)構(gòu)特征，結(jié)構(gòu)不同作業(yè)不同，基礎結(jié)構(gòu)為錨固劑和網(wǎng)、拖板、鋼帶、錨桿桿體等。憑借著抗剪應力和抗拉力的特點，為頂板支護提供足夠的承載力。在煤礦井下開采中，錨桿支護發(fā)揮著重大作用，大大保護了井下巷道掘進的安全，提高煤礦開采量。

1.3 可伸縮性支架

井下巷道掘進頂板支護中，可伸縮性支架是一種比較常見的支護形式，憑借著結(jié)構(gòu)靈活的特點，得到廣泛的應用?？缮炜s性支架的應用必須要合理控制巷道的斷面面積，這樣才能最大化發(fā)揮其作用，提高井下巷道作業(yè)的工作效率和安全性。相比前兩種支護類型，可伸縮性支架具有架設難度高的缺點，在承壓能力上表現(xiàn)良好，但是在荷載能力上，表現(xiàn)比較差，特別是在極限承載能力的情況下，支護效果較差。

2 影響頂板支護穩(wěn)定性的因素

2.1 施工工藝

在井下巷道掘進作業(yè)中，一般使用鉆爆法，采取錨噴支護方式，使用該方式既能提高其穩(wěn)定性，還能大大提高掘進速度。但是錨噴網(wǎng)支護的方式和質(zhì)量很容易受到外界因素的影響，在放炮過程中很容易影響到巷道周圍的巖體，并影響到頂板支護的質(zhì)量。

2.2 井下地質(zhì)環(huán)境

巷道圍巖的構(gòu)造對頂板支護的穩(wěn)固性具有直接影響，如果圍巖構(gòu)造比較穩(wěn)定，可以適當減少支架數(shù)量，還能從整體上提高開采的速度;如果圍巖構(gòu)造比較復雜，需要適當增加支架數(shù)量，還會大大降低開采速度，但是能大幅度保障工作人員的安全性。

3 井下巷道掘進頂板支護技術(shù)分析

3.1 提升巷道頂板的承載能力

在井下巷道掘進施工準備階段時，首先要做好地質(zhì)勘測工作，針對測量數(shù)據(jù)進行全面的分析和整理。然后對檢測巷道周圍巖石的耐磨性和抗壓力，其目的是確保巷道施工環(huán)境的安全性，保障工作人員的安全，否則將會帶來嚴重的經(jīng)濟損失。在施工技術(shù)選擇上，必須要根據(jù)施工地區(qū)地質(zhì)的實際情況，選擇最為合適頂板支護技術(shù)，確保施工質(zhì)量和環(huán)境的安全性。除此之外，還應針對施工安全問題，做好相應的安全防范措施，保障施工人員的人身安全，明確各崗位人員的職責，明確分工，責任到人。并對頂板支護技術(shù)方案進行分析、確認，確保支護方案能夠順利實施，并保證施工安全。

3.2 強化支架強度

人生安全是井下巷道頂板支護施工的第一原則，故在頂板支護技術(shù)選擇時，選擇具有剛性的支護結(jié)構(gòu)。因為井下巷道支護工程具有風險性，且很容易受到人為操作不當和地質(zhì)環(huán)境的影響，導致巷道出現(xiàn)變形和位移問題，影響到整個工程的質(zhì)量。所以，在井下巷道掘進頂板支護中，必須要選擇抗壓能力強的頂板支護結(jié)構(gòu)，可有效防止巷道出現(xiàn)變形和位移問題的發(fā)生，確保巷道結(jié)構(gòu)的完整性，在后期的開采過程中也不需要對巷道進行維修，從而提高開采的工作效率。通常情況下，巷道頂板支護技術(shù)的使用，主要是增壓和釋壓圍巖，以此來增強支護結(jié)構(gòu)的強度，從而達到最好的支護效果。

3.3 加強設備投入力度

在科學技術(shù)高速發(fā)展的背景下，巷道掘進技術(shù)設備得到大幅度改善，特別是一些體積偏小、破巖能力強、結(jié)構(gòu)性能良好和功能強大的施工設備。目前常見的施工設備有懸臂式掘進機、單體錨桿鉆機以及其他類型的設備。由于設備不同應用范圍也不同，但是最為一項重要設備，可有效提升井下巷道掘進的技術(shù)水平，確保巷道掘進施工順利進行。故在后期施工中可根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)，選擇對用的掘進設備，比如液壓馬達掘進設備，滿足多種地質(zhì)結(jié)構(gòu)巷道掘進施工。

4 井下巷道掘進頂板支護技術(shù)的優(yōu)化方法

4.1 技術(shù)準備

施工前的技術(shù)準備工作至關(guān)重要，特別是井下巷道掘進施工。在技術(shù)準備階段中，需要充分考慮對應的問題，首先是支護施工材料的選擇以及目前應用的材料，確認施工材料是否滿足支護施工的相關(guān)要求和標準;接著對施工區(qū)域的巖層結(jié)果進行全面的調(diào)查和了解。然后對施工地區(qū)進行實地考察，因為施工前準備的材料不一定完整，且施工地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境比較復雜，實地考察能真實了解施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況和水文條件，從而制定科學有效的施工工藝。施工方案設計完成后需要對其進行優(yōu)化，確保整個方案能夠滿足施工要求，特別是支護形式、臨時支護形式以及材料設備都需要明確規(guī)定和設計。最后，重點確認支護施工的難點和重點，排除安全風險，針對施工難點邀請專業(yè)人員對其進行負責，從而降低施工風險。

4.2 支護施工的安全監(jiān)管

由于井下巷道掘進施工環(huán)境比較復雜，在支護施工時很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，故在支護施工過程中應加強監(jiān)督和監(jiān)管，從而保障支護施工的質(zhì)量。首先，建立健全支護施工安全監(jiān)督管理機制，目的是保障支護施工的安全性，提高施工效率。監(jiān)管的目的是為了早期發(fā)現(xiàn)問題，做好全面的防范工作，不遺留任何安全隱患問題，故必須要重視監(jiān)督檢查，提高支護施工的安全性。在施工前對地質(zhì)進行實地考察后，需要根據(jù)考察結(jié)果合理選擇對應的支護技術(shù)，確保支護效果滿足施工和生產(chǎn)的需要，從而提高開采企業(yè)的經(jīng)濟效益。最后，針對所有的施工人員進行教育、培訓，一是為了讓施工人員意識到施工質(zhì)量的重要性，二是為了有效提高施工人員的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)，另外，還應加強安全意識教育，并建立一支高水平、高素質(zhì)的施工隊伍。

4.3 完善施工工藝

在井下巷道掘進頂板支護中，無論是施工技術(shù)，還是施工工藝，都需要根據(jù)實際的水文條件和地質(zhì)情況，選擇最佳的施工技術(shù)和施工工藝。由于地質(zhì)構(gòu)造復雜多變，不同的施工技術(shù)能夠達到不同的施工效果，如果地質(zhì)構(gòu)造良好，使用綜合機械化掘進施工技術(shù)即可，該技術(shù)具有中心位置低、破巖水平高的優(yōu)勢。常見的設備有液壓馬達驅(qū)動裝載機構(gòu)和單體錨桿鉆機與懸臂式掘進機的組合;如果地質(zhì)構(gòu)造比較脆弱，且巷道斷面大，則使用連續(xù)采煤機掘進，常見的支護有伸縮支架進行支護，為了提升施工質(zhì)量可以使用盾構(gòu)機和綜掘機。

5 結(jié)語

綜上所述，井下巷道掘進頂板支護質(zhì)量和效果與外界環(huán)境有著直接的影響，在施工過程中，應采取有效、合理的頂板支護技術(shù)，確保井下施工的安全性，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。另外，還需要進一步提高、完善頂板支護技術(shù)，促進開采行業(yè)的健康、持久發(fā)展。

參考文獻：

[1]王作軍.礦山工程井下巷道掘進頂板支護技術(shù)[J].商品與質(zhì)量，2019（5）：158.