煤礦井下巷道掘進頂板支護研究

鄢 耀

(平頂山天安煤業九礦有限責任公司，河南 平頂山 467099)

在煤礦的井下掘進巷道的過程中，對頂板要進行有效的管理，只有這樣，才能確保安全生產工作的順利進行。因為，在礦井的巷道開掘之后，生產的應力會重新進行的分布［1］，此時，要是不及時的進行支護，巷道的圍巖就極易發生位移、變形甚至破壞。對煤礦企業來說，巷道掘進工作是一項復雜的系統工程，在這一過程中，不但要對掘進速度和礦區地質構造以及掘進設備和施工工藝的選擇，以及施工組織管理和員工整體素質提升進行重點關注，還應通過超前的地質探測技術和不斷的掘進設備革新，提高巷道的掘進速度，以此保證巷道的快速掘進。基于此，本文對煤礦井下巷道掘進頂板支護問題進行了系統的研究，分析了掘進巷道的支護形式，并討論了巷道掘進工作面頂板技術管理的途徑。

1 掘進巷道的支護形式

1.1 礦用支護型鋼

煤礦的礦用支護型鋼通常包括U 形鋼和工字鋼兩種類型，這種礦用支護型鋼一般用在圓形、半圓拱形與橢圓形的巷道斷面等方面。通常礦用支護型鋼的韌性十分好，而且礦用支護型鋼還具有十分高的抗拉、抗壓與抗剪強度的功能。因為使用環境十分惡劣，而且使用條件非常復雜，所以，礦用支護型鋼的性能要求十分高。而巷道的支架需要承擔橫向載荷與縱向推動力，因此，巷道支架兩個方向上均需要具備足夠的承載負荷能力，而礦用支護型鋼斷面的集合參數受抗彎截面模量的影響，抗彎截面模量需要和巷道支架的承載負荷能力的相應數值相接近。除此之外，礦用支護型鋼的集合形狀取決于支架的可縮性能。因此，礦用支護型鋼的集合形狀在鎖緊與滑移之時，需要滿足礦用支護型鋼接觸面的面積要大、滑移需平穩以及受力狀況俱佳的要求。

1.2 可縮性支架

通常金屬支架的承載負荷能力是指實際承載能力與極限承載能力兩個方面。煤礦的可縮性支架在收縮過程中反映出來的承載能力指的就是實際承載能力，而實際承載能力受到連接件與支架的工作狀況的影響。煤礦的可縮性支架在剛性過程中反映出來的最大承載能力指的就是極限承載能力，而極限承載能力是否達標取決于是否會出現塑性變形。通常情況下，當極限承載能力高于實際承載能力，此時，可縮性支架最良好的狀態就是實際承載能力和極限承載能力相差不大［2］。

1.3 預留煤柱支護

所謂預留煤柱是指一種傳統的巷道支護形式。因為巷道的上區段是運輸平巷，下區段是回風平巷，因此在上區段和下區段之間預先留出一定寬度的煤柱，讓回風平巷躲開支撐壓力的峰值區域。通常預留煤柱支護技術十分簡便，同時還有利于通風與排水。然而預留煤柱支護也存在一定的不足［3］，由于預留煤柱支護的支護費十分高，當煤柱的損失較大時，這時巷道的維護十分困難。倘若煤柱的支撐壓力輸送到底部時，就會對臨近巷道的穩定及其臨近煤層的開采產生一定的不利影響，同時也會成為沖擊地壓的安全潛在隱患。

2 加強掘進工作面頂板技術管理的措施

2.1 做好施工前期技術準備

在做好施工前期技術準備時需要做到以下幾個方面:首先是支護方式的選擇需要按照巷道圍巖的性質、松動圈與礦壓觀測資料展開，要按照井下現場實際選擇相應的支護方式與材料規格。煤礦的掘進工作面巷道開口、處理冒頂以及掘進刷擴臥底等重要地點施工，需要提出具有針對性的安全技術辦法。其次是掘進施工按設計進行，在沒有設計的情況下不許施工［4］。在開工前要開展編制作業規程與施工措施地工作，同時通過考試的方式讓施工人員與管理人員認真執行。再次是作業規程一定要明確規定臨時支護的形式、材料尺寸、數量以及支設方式等方面。在具體施工過程要嚴格執行作業規程。最后是要在掘進隊配備技術員同時建立技術檔案。

2.2 強化安全教育培訓，提高職工素質

首先是開展全員安全教育培訓活動，以區隊作為培訓的主體，合理利用班前會時間，通過每日一題、每周一案以及每月一考的學習方式開展安全教育，同時要嚴格考核使工人真正理解所學內容。其次是要開展崗前培訓與實際演練，要成建制地組織采掘隊伍進行輪訓。工人要認真貫徹作業規程，要熟悉頂板管理常識與工程質量標準，真正做到應知應會，達到考核合格就可以上崗。最后是開展職業技能鑒定培訓與技術比武方式。要從班組抓起，不斷選拔技術能手積極參加技術比武項目。要不斷堅持開展導師帶徒活動，積極鼓勵老工人帶徒弟的主動性。

2.3 加大綜掘新裝備新工藝投入力度

煤礦掘進面必須要采用機械化作業，而巷道支護需要使用錨網與錨索可縮性支架支護。通常煤巷掘進施工要推廣運用綜掘機，而巖巷掘進推廣光面進行爆破，這樣能夠降低對煤巖整體性破壞。而掘進工程質量一定要達到安全質量標準化要求，真正做到一次成巷的效果。

3 結束語

煤礦的巷道支護是施工的一個非常重要環節，如果能夠正確及時支護，巷道掘進工作才可以正常開展。所以，選擇較為合理的支護型式有著非常重要的意義。煤礦的巷道支護參數的合理選擇將會影響到巷道支護效果與安全生產地進行。隨著煤礦開采深度不斷增加，煤礦的地質構造較為復雜，使得礦山壓力不斷增大，巷道頂板事故也在不斷上升。由于受到煤層開采形成的應力相對集中的影響，使得回采巷道支護的選擇與維護十分困難，應該進一步提高支護強度。

［1］李國留.煤礦掘進工作面頂板事故分析與防治［J］.安全質量，2012(4):162－163.

［2］高如林.淺析煤礦掘進巷道頂板事故預防措施［J］.中國高新技術企業，2013(7):123－124.

［3］翟黨帥.井下巷道掘進時的頂板管理研究［J］.科技資訊，2012(2):167.

［4］唐輝明，晏鄂川，胡新麗.工程地質數值模擬的理論與方法［M］.武漢:中國地質大學出版社，2001.