煤矿井下巷道掘进顶板支护技术

煤矿井下巷道掘进顶板支护技术

张明灯

中煤能源新疆鸿新煤业有限公司  （新疆乌鲁木齐市  昌吉州呼图壁县  831200）

摘要：在煤矿开采过程中，挖掘作业会导致地质构造中的应力重新分布。在这一过程中，如果顶板支护实施不当，井下巷道的围岩可能会发生严重变形或位移。为了确保井下巷道掘进的安全和高效，必须在整个煤矿开采过程中严格管理和控制顶板支护技术的应用。因此，下文将对煤矿巷道掘进中使用的顶板支护技术进行深入探讨，以供参考。

关键词：煤矿;井下巷道;掘进;顶板支护技术

近年来，煤矿生产安全事故发生频率明显增加。煤矿企业要想获得繁荣的未来和良好的发展前景，就必须确保工人的生命安全。在煤矿开采活动中，必须采取充分的安全措施来保护工人的生命安全。其中一项常用的安全措施就是巷道顶板支护。在实施这一措施时，必须考虑有效的支护形式和技术，保证顶板的强度和稳定性，从而确保工人的安全。

1煤矿井下巷道掘进支护形式

1.1矿用型钢支护

在隧道挖掘施工过程中，通常采用 LT 钢和工字钢作为顶板支撑。这两种钢材都具有良好的抗压和抗拉性能。在实际应用中，巷道支护既要承受横向荷载，又要承受纵向推力，因此，支护系统必须满足水平和垂直方向的实际荷载要求。此外，还必须考虑到支撑钢材在实际使用过程中固有的可扩展性。

1.2锚杆支护

螺栓支撑装置由各种结构部件组成，每个部件都具有不同的功能和独特的特性。基本结构可分为几个部分，包括螺栓体、钢带、拖板、锚固剂和网。螺栓体的设计可承受拉伸和剪切应力，从而确保屋顶支撑获得足够的承载能力。拖板具有多种功能。首先，它有助于围岩与螺栓尾部之间的连接，解决围岩分离或开裂等常见问题。这种连接可使岩层承受螺栓扩散产生的预紧力。其次，围岩在变形过程中会产生应力。拖板能够将这种应力传递给杆体，从而显著提高作业效率。由于地下环境条件复杂多变，使用锚固剂对稳定顶板至关重要，从而确保支撑结构的有效性。此外，使用网不仅能提供必要的支撑，还能解决砾石脱落的问题，从而提高工人在这些环境中的安全性。现阶段，由于煤炭产量的大幅增加，螺栓支护的优势也在不断提升。

1.3预留柱支护

与上述支护方法相比，预留支柱支护是一种更为传统的方法，在地下采矿作业中得到广泛应用。这种支护技术主要是在上部和下部之间保持指定的宽度，以有效减轻煤矿回风巷道内的峰值支护压力，从而促进顶板支护的实施。虽然这种支护方法的实际应用相对简单，但必须符合巷道的具体要求。此外，施工过程会产生相当大的成本，后续维护也会带来巨大挑战，因此在煤矿开采作业中逐渐被取代。

1.4可收缩性支架

煤矿井下施工中最常用的方法具有显著的优势，尤其是其双向可扩展性。这种支护系统在 III 级或 IV 级巷道中应用时能发挥最佳效果，在提高整体可靠性和稳定性的同时，还能提高安全性和效率。然而，安装过程相对繁琐，需要对所使用的整体设备进行优化。

2煤矿井下巷道掘进顶板支护缺乏稳固性的原因

2.1煤矿井下的地质环境恶劣

影响煤矿顶板支护系统有效运行的关键因素之一是采矿环境中的地质条件。煤层中节理和垫层的发育，以及巷道周围岩石的褶皱结构，都与顶板支护机制的性能密切相关。在地质条件良好的情况下，往往不需要在巷道内安装大量的支护系统，从而提高了采煤作业的效率。相反，在地质环境恶劣的情况下，就必须采用更坚固的顶板支护，这可能会在无意中影响井下采煤活动的整体效率。恶劣的地质条件经常导致煤矿顶板坍塌，给施工人员的安全带来巨大风险，并阻碍采矿作业的有序进行。

2.2施工技术不合理

目前，国内众多煤矿企业主要采用钻爆法进行掘进，同时采用螺栓和喷射混凝土支护来加固巷道顶板。与传统技术相比，这些施工技术在掘进速度和整体施工方法上都有很大进步。然而，在某些井下巷道间距较近的煤矿，一条巷道的挖掘可能会破坏相邻巷道的平衡。这种破坏会严重影响施工作业，并对顶板支护系统的安全和稳定性构成风险，从而导致施工延误和必须进行维修。

3煤矿井下巷道掘进顶板支护技术措施

3.1配套的永久性支护设备优化设计

优化屋顶支撑方案的另一个关键部分，无疑涉及到永久支撑设备的改进，这一环节对于整个支撑体系的稳定性和可靠性有着至关重要的作用。在本次研究中，研究人员依据静力模型计算结果和支承结构重建措施，对液压缸类型展开了深入且谨慎的二次选择。这并非是一个简单的过程，静力模型计算结果为其提供了精确的数据支撑，而支承结构重建措施则像是行动的指南，两者相互结合，指导着对液压缸类型的重新审视。此外，针对支柱结构也提出了全新的改进要求。我们都知道，矿井内存在着严重的顶板下沉问题，这一问题在初期阶段就给液压支柱带来了巨大的挑战。因为在这个时期，液压支柱对顶板压力波动的管理明显不足，这就像一个潜在的威胁，时刻影响着矿井的安全，建议采用多级缸体系统。这个多级缸体系统有着独特的优势，它旨在通过扩大压力供应，为承载结构提供稳定且有效的阻尼力。这就像是给承载结构安装了一个灵活的缓冲器，能更好地应对顶板压力的变化。

3.2增强支架强度

刚开始进行煤矿井下的挖掘工作时，会出现巷道位置偏离的情况。所以，要选择合适的顶板支护模式，最好选择柔韧性较强的支护模式，并且还要具备较强的支护结构，这样才能有利于井下巷道内的安全和完整，还能减少后续对巷道的修理和维护工作。另外，做好围岩的让压和释压工作不仅可以提高巷道的稳定性能，还能保证增强顶板支护作用。

3.3加强顶板支护的控制技术

在进行施工前需要做好合理以及科学的装备工作，这样可以有效保证巷道顶板的承受能力。准备工作可以从以下几个点进行着手，如制定有效的施工设计图，保证施工人员以及技术人员能够亲自到施工现场，有效的施工设计图需要规定好施工所需要的材料以及记录相关尺寸数据，再根据所有的数据选择支护方式以及支护形式，这样可以保证施工有效的开展。施工人员以及技术人员到施工现场可以全方位了解施工场地的地质环境，分析矿压的相关资料，并根据这些资料来制定有效安全的技术方案。

3.4落实施工质量的监管工作

所有的煤矿开采企业都需要保证煤矿开采工程的质量，所以监理部门要落实好施工质量的监管工作。根据煤矿井下巷道掘进工作程序来看，企业需要对煤矿开采地区做好研究和调查工作，结合实际情况选用正确的顶板支护技术。然后还要对顶板支护的操作程序进一步强化和规范化，建立健全有关质量监管的体制。监理部门则要充分发挥监督和管理的作用，对施工工作中掘进和支护的质量进行监督和管理，还要监督煤矿开采人员，督促施工人员按照工作准则有序开展掘进和支护工作，从而确保煤矿巷道顶板支护工作有序开展。

4.结束语

煤矿井下巷道掘进的施工受到许多关注，提高顶板支护工作的优化，不仅仅是为了煤矿企业的效益，更是为了煤矿企业的长远发展，是客观需要，也是具有现实意义的。选择优良的顶板支护形式能够极大地提高煤矿开采的效率，也能使煤矿开采的质量得到极大保证，施工人员的安全更能得到进一步的保证。工作人员一定要努力提高自身的素质和水平，扎实的学习好支护技术，为煤矿行业的发展尽一份力。

参考文献：

[1]李书锋.煤矿井下巷道掘进顶板支护技术[J].内蒙古煤炭经济,2023(16):11-12.

[2]章波.煤矿井下巷道掘进顶板支护技术应用探析[J].科学技术创新,2022(24):192-193.

作者简介：

张明灯，1981年11月12日出生，男，汉族，山东微山人，本科学历，研究方向：煤矿巷道掘进、顶板管理。