淺談煤礦井下巷道頂板支護技術與管理

喬國棟

(山西介休大佛寺桃園煤業有限公司，山西 介休032000)

1 煤礦井下巷道掘進頂板支護常見形式

1.1 錨桿支護

錨桿支護方式是我國煤礦生產過程中最為常見的一種方式，使用錨桿支護的方式能夠有效改善巷道的布置形式，并且不斷提高煤礦煤炭的產量以及經濟效益。這種支護方式主要使用的是支護構建有錨桿桿體、錨桿托板以及錨固劑、鋼帶等等。其中，錨桿起到的作用主要在與抗剪、抗拉。而托板指的是在圍巖與錨桿尾部相互連接的位置，這一部件的主要作用是對其施加適當的扭矩給螺母，繼而促使巷道表面受到托板的金擠壓，使其能夠提供一定的預緊力給錨桿，將這種力量反映到煤層之中，是圍巖的應力狀態能夠有所改善，繼而有效抑制圍巖理裂罅隙的張開，結構面出現滑動或者是圍巖出現離層的狀況。另外，托板還能夠有效將圍巖變形過程中產生的荷載傳遞給錨桿的桿體，繼而促使錨桿的工作阻力能夠不斷增大，有效抑制圍巖產生變形。網面是緊貼巷道的表面的，能夠有效為其提供支護力并起到十分重要的維護作用，防止圍巖中破裂巖塊的垮落。

1.2 使用礦用支護型鋼的支護方式

一般情況下，礦用支護型鋼主要有工字鋼與U 型鋼兩種形式，這種鋼的獨特形式以及力學機械的性能，促使他們在圓形、半圓形以及橢圓形的一些獨特形狀的巷道中能夠廣泛地被應用。因為巷道頂板支護需要承受較大的壓力以及疲勞磨損等，所有礦用巷道支護鋼在抗壓能力、抗拉能力、抗剪能力以及韌性等方面一定要具備較好性能;另一方面，巷道在使用的過程中，因為礦層地質環境的變化或者是掘進切面的變化，促使巷道在不同兩個方向上產生較大位移，這就需要支護架本身具備較好的承載能力。礦用鋼的抗彎截面模量一定要符合相應的標準要求，并且一定要考慮巷道支護的整體滑移以及定位方面要求，對礦用鋼在位移以及鎖緊方面的具體性能也要有相應的規范，頂板支護模塊之間的接觸面積一定要大，接觸面一定要是平整的，要保障受力均勻。

1.3 可縮性支護支架

相比較其他材料的支架，金屬支架在承載力方面具有較為突出的優勢。這種承載方式具體體現在工作承載以及極限承載兩個方面，因為巷道中具體構造以及礦層的地質活動，促使巷道頂板支護中經常出現應力集中的現象。這時候，支護板件模塊彈性力量較差，就會促使一部分承受力較差，嚴重的時候甚至會出現支護板件坍塌的現象出現。所以，具有優良性能的支護支架就有了較好的發展前景，通過支護支架的伸縮動作，就能夠有效提升一部分區域甚至是整個頂板的支護的應變力，這一過程能夠有效演示支護支架的承載能力。在極限情況下，例如極限承載能力，假使支架超過的極限承載能力的結果就是支護支架出現變形的狀況。一般情況下，極限承載能力說的是超過實際承載能力。但這兩者之間數值不能夠過大，這樣會對支架材料造成較大的影響，使其嚴重磨損，并且也降低了支架的使用效率。

2 煤礦井下巷道掘進頂板支護問題及影響因素

2.1 煤礦井下巷道掘進頂板支護問題分析

一般情況下，由于圍巖的穩定性較差，致使煤礦巷道中實行支護的難度較大。在煤礦井下巷道掘進施工時，假使圍巖產生較為嚴重的位移或者是變形狀況，就會造成巷道或者是附近巖體的嚴重損害，致使支護經過多次返修仍不能夠符合相應的標準要求，所以，巷道變形問題就不能夠通過支護對其進行解決。當圍巖發生變形或者是損害時，頂板缺乏合理有效的固定，煤礦降下巷道掘進的時候，圍巖遇到水會產生較大膨脹力，并且受到過大的擠壓，會使圍巖發生變形，使巷道的支護結構受到嚴重破壞。另外，上層理與節理的發育，常常會使幫煤增加，頂板的裂縫增多后并沒有張開，甚至會出現圍巖分離的狀況，極易產生冒頂事故的發生，使頂板支護的難度進一步加大。

2.2 影響煤礦井下巷道掘進頂板的支護因素

首先會受到煤礦地質構造的影響。在煤礦井下巷道掘進作業中，煤礦的層理以及節理的發育狀況、褶皺的構造或者是掘進工作面煤層的狀況、頂板以及頂板的穩定性都會對巷道中頂板支護產生一定影響。就地質構造較好的區域來說，巷道掘進施工能夠快速進行，但是地質結構較為復雜的區域，巷道掘進施工的質量以及掘進速度都會受到嚴重影響。

目前，我國煤礦在巷道掘進施工中，主要使用的是鉆爆法實施掘進施工，并使用錨噴支護作為主要的支護形式，相較于傳統的架棚支護方式，其掘進速度、施工質量都有了較大提升。在具體掘進施工過程中，仍不能夠較好把握藥量控制等問題，繼而降低了錨網噴支護的施工質量。另外，就煤礦井下巷道一些較為密集的物質，當其中開掘一條巷道之后，巖體的應力平衡就會產生破壞，假使這時候使用另外一條巷道施工就會形成兩個工作面疊加，促使應力不斷增大，對頂板支護的施工難度也會產生一定影響。

3 強化煤礦井下巷道掘進頂板支護管理

3.1 提升支護技術，提升頂板支護的承載力

一定要制定適宜的頂板支護施工技術方案，并提出具體的施工技術方案以及巷道口預留方案等方面的內容。實現計劃好巷道支護的用料、數量以及具體的尺寸等。明確各項操作規范，有效提升整體支護技術水平。在支護層安裝管理過程中，一定要始終將保障支護層的承載能力作為最核心的要求，盡量保障支護模塊之間具有較大的接觸面積，并且要保障解除面積的平整，支護體應該盡量架構在實心巖層之上。

3.2 不斷強化支架強度以及圍巖釋放壓力的能力

煤礦井下巷道經過初挖之后，很容易使巷道產生變形或者是位移。所以，在選擇支護方式的時候，應盡量選取柔韌性較強的支護結構，有效化解巷道位移或者是變形的情況發生。另外，還要利于巷道空間完整性的保持，有效降低返修量與返修次數。依據上述因素，必須要不斷加強支架難度以及圍巖釋放壓力的能力，使其能夠有效協調，不斷增強巷道支護體的強度，促使圍巖能夠在適當的范圍內產生變形，之后對圍巖釋放壓力，不斷強化頂板的支護效果。

3.3 加強新工藝的普及

未來采煤技術將會朝著自動化、機械化趨勢發展，煤礦企業一定要將眼光放在這幾個方面上。就母線支護技術的發展狀況與趨勢，逐步吸收能夠有效促使自身經濟效益提升的辦法，有效擴大綜合采掘系統為代表設備的使用范圍，對大斷面層掘進巷道的頂板支護可以使用連續的掘進技術，有效降低頂板支護鋪設的難度。

4 結語

煤礦井下巷道掘進施工技術中，巷道支護是尤為重要的一項，只有正確使用頂板支護，才能夠保障巷道掘進施工安全地進行。所以，就煤礦井下巷道掘進施工過程中，一定要使用合理的支護方式，提升巷道的支護效果。另外，隨著巷道掘進深度不斷增加，煤礦生產的壓力越來越大，致使巷道頂板事故時有發生。所以，在巷道掘進施工工藝中還必須要使用先進的施工技藝與設備，保障巷道掘進施工的順利完成。

［1］ 趙德芳.探析煤礦井下巷道掘進頂板支護［J］.技術與市場，2013，20(12):72，74.