煤矿掘进巷道的顶板支护技术探析

煤矿掘进巷道的顶板支护技术探析

刘铭波

山东能源新矿内蒙古能源有限责任公司长城三矿  内蒙古自治区鄂尔多斯市  016200

摘要：在应用煤矿巷道掘进和支护技术的过程中，除了做到前期各项准备工作以外，也要结合煤矿采矿工程现场实际情况，制定完善的巷道掘进与支护技术措施，并加强现代先进技术应用，进一步提高巷道掘进作业效率以及巷道支护成效强化，从根本上保证煤矿开采作业安全性，实现煤矿采矿工程项目投资效益最大化。

关键词：煤矿掘进巷道；顶板支护技术；应用

引言

随着人们对煤矿工作安全性的关注度越来越高，煤矿在巷道掘进时使用顶板支护技术已经是必然趋势。使用顶板支护技术除了可以提升煤矿工作的安全性之外，还可以提升开采工作的质量与效率，有助于提升煤矿单位的经济收益。所以，煤矿单位应不断提升顶板支护技术，保证其可以顺利、安全运行。

1巷道支护技术及其应用现状

在煤矿巷道掘进过程中，采用支护技术能够起到对巷道围岩支护与加固的作用，其形式多种多样，可根据巷道围岩的特征进行选择，借助金属支架等对围岩进行固定，进而防止变形。而井下掘进工作本身就具有一定的风险，为了确保开采过程的安全进行，需要对巷道支护技术进行合理运用，例如采取锚杆支护、主动支护和围岩加固等措施实现对围岩表层变形周期的调控，对巷道的稳定性起到保护作用。当前的支护形式多种多样，就型钢支护来说，它充分利用了型钢材料本身优异的力学性能，能够有效抵抗围岩对支护体造成的压力，承载量增大，但该材料的实际性能会受到其他因素的影响，因此需要进一步加固，以保障受力稳定，从而提升巷道结构的稳定性。

当前，随着煤炭开采量的不断增加，开采深度也逐渐加大，因此对井下的地质条件造成了极大的影响。而开采深度越大，巷道的围岩地质就越软，在巷道掘进过程中极易对围岩地质产生破坏。地质条件的改变会导致突水及断层等问题。就巷道掘进支护技术的应用现状来看，设备的管理不到位会对巷道掘进的质量产生很大影响。同时，技术的落后也会导致采煤的效率无法满足社会需求。此外，工作人员对新技术的应用不熟悉，无法充分发挥其作用，达不到理想的支护效果。

2影响巷道掘进和支护技术应用效果的主要因素

2.1巷道围岩强度

围岩结构具有良好稳定性是确保巷道掘进作业安全开展的关键要素，因此，需要重视与做好巷道结构支撑工作，提升巷道结构稳定性。作业人员需要结合现场情况，依据围岩结构强度选择相应的支护技术，并综合分析地质结构荷载力、承载力水平等，利用锚杆支撑围岩的墙体，达到提高整个巷道围岩结构强度目的。若想实现巷道掘进作业顺利进行，应对此方面影响因素给予重视。

2.2地应力

地应力是对整个煤矿采矿工程项目持续推进影响最大的因素，同时也是导致岩体结构产生位移的影响因素。岩体结构位移过大，必然会导致原有支撑结构变形，进而威胁井下作业安全性。因此，在应用巷道掘进和支护技术时，需要综合考虑地应力影响因素，做好相配套应急措施，构建完善且稳定的支撑结构体系，妥善处理采空区域，保障采矿作业安全进行。

2.3巷道断面尺寸与形状

开展煤矿巷道掘进作业时，需要做好提高围岩结构强度与巩固支撑工作，若实际效果未达到预期要求，将会对巷道断面结构应力均匀分散带来较大影响。因此，应准确把握巷道断面的面积大小，实现均匀分散应力，尽可能减少应力对巷道掘进和支护技术应用的不利影响。

3煤矿掘进巷道常用的顶板支护技术

3.1预留煤柱支护

在煤矿巷道掘进顶板支护技术中，预留煤柱支护是一种极为常见的支护方式，经常用于巷道的上下段。预留煤柱支护的优点为操作简单，对工作人员的技术需求不高，而且可以提升煤矿的排水能力，解决煤矿因为暴雨塌陷的问题，同时可以提升年煤矿的通风效果，预防有害气体堆积在煤矿中，保障煤矿工人的人身安全。

3.2可伸缩支架支护

可伸缩支架属于金属类支架，该支架的承载能力为在收缩是出现荷载能力。其荷载能力容易受到多种因素的影响，例如：连接件的实际工作能力，支架整体的具体结构情况等。可伸缩支架的最大受载力是其本身最大的承受力，在判断可伸缩支架的极限承载力值时会根据其是否产生塑性的表性。

正常来讲，实际承载力和极限承载力之间存有一定的差异，在观察差值大小时，可以看出可伸缩支架的实际状态，如此可正确判断差值。差值小，则代表可伸缩支架的状态比较好，反之差值大，则代表其状态较差。从中可得知，可伸缩支架的最佳状态为实际荷载能力数值和极限荷载能力基本相近，或者完全一致。

3.3锚杆支护

锚杆支护基本由锚杆杆体、锚杆托板以及网所组成，直接和围岩接触的部分为托板，可以给支护设备给予相应的预紧力，同时为围岩附近的结构提供受力安全预警。另外，托板还可以为附近的岩体给予支撑，可以有效预防因为巷道结构变形而导致的安全问题。锚杆的主要作用是提供整体结构所需的支撑力，是本结构中重要的组成部门。网的主要作用为防止岩体中的碎石脱落，帮助围岩内的细小结构给予支持。

4提升煤矿掘进巷道的顶板支护技术的策略

4.1改进施工工艺

倘若巷道内的地质条件比较好，则需要在施工时选择机器较矮，中心位置比较低，但破岩水平较高的综合掘进技术。这种技术经常综合使用悬臂式掘进机以及单体锚杆钻机等，可以有效满足生产条件以及质地的需求，而且生产力也完全足够。这一掘进技术不仅可以与液压马达一起使用，也可以通过装载机构进行驱动，使用自动化加油装置以及液压系统可以有效提升其稳定性和可靠性。

若是巷道的断层面积比较大，则应优先使用快速掘进技术，在回风巷道中使用锚杆钻车支护技术，让掘进技术和支护技术互相配合，这样可以保证巷道支护工作能顺利以及快速完成，在选择设备时应优先考虑巷道挖掘以及巷道顶板支护，在支护时尽量使用可伸缩支架。

当施工区域的断面比较小，仅借助凿岩车自动化操作就可顺利完成。在具体操作时，对于断面比较大的区域，则可以使用盾构机以及综掘机，这样可以一次成巷，有助于提升施工质量。

在使用设备时，应对其进行定期检测，发现问题后及时维护、维修，这样可有效避免因为设备的问题而导致无法正常开展支护工作。

4.2做好监督管理工作

在煤矿中最重要的工作为安全，在煤矿掘进巷道中使用顶板支护技术也是为了保证采矿的安全性。因此为了提升煤矿的安全性，必须切实做好监督管理工作，让其根据顶板支护技术的要求进行支护。

首先，使工作人员明白自己的工作内容以及工作责任，保证其可以完善地做好本职工作，这样有利于煤矿巷道在出现问题时迅速找到相关负责人，随后分析出现安全事故的原因，力求在较短的时间解决安全问题[3]。其次，通过监督来加强对操作技术的规范以及要求，保证工作人员在煤矿掘进巷道中使用顶板支护技术时完全根据标准以及规范开展支护工作。

结束语

随着社会的不断进步，人们越来越重视煤矿的安全。虽然我国现在的煤矿开采技术以及逐渐成熟，但是煤矿的开采工作依旧属于高危职业，特别是煤矿巷道掘进工作，危险系数非常高。所以为了提升煤矿开采安全性，必须做好顶板支护工作，该工作可有效减少煤矿塌陷的现象，提升煤矿的稳定性以及安全性。当前我国的煤矿巷道掘进顶板支护技术以及趋于成熟，而且种类繁多，可以对应不同情况选择不同的顶板支护方式，以此来提升煤矿掘进以及开采的安全性。

参考文献

[1]郭英杰.煤矿掘进巷道支护设计优化[J].机械管理开发,2021,36(12):13-15.

[2]马帅.煤矿巷道掘进施工及顶板支护技术研究[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(21):180-181.

[3]杨超.煤矿井下巷道掘进顶板支护技术探析[J].当代化工研究,2021(16):49-50.

[4]张晓东.煤矿巷道掘进支护技术存在的问题及对策[J].当代化工研究,2021(11):89-90.