煤礦井下巷道掘進頂板支護技術分析

閆東(山西煤炭運銷集團泰山隆安煤業有限公司，山西 忻州 034000)

0 引言

在我國現有的所有能源中，煤炭有著非常重要的地位。因此，確保煤炭工業的安全運行至關重要。煤礦地下巷道的掘進是煤礦工業中很重要的一個內容，操作起來比較復雜，綜合性極強。煤礦的地質結構和采礦要求對于開展煤礦井下巷道掘進工作非常重要，相關的技術人員必須去根據地質結構和采礦的要求，選擇合適的掘進設備和掘進技術，為煤礦井下巷道掘進工作的順利進行打下保障。煤礦開采作業會受到很多因素的影響，在實際開采過程中，事物和條件具有動態性，會發生變化，相關人員要學會合理控制這些變化。地層應力會影響巷道的穩定性，要想確保巷道的穩定性，就需要為頂板提供足夠的支護，那么采用科學合理的支護技術就非常重要，它有利于巷道工作的有序開展。

1 煤礦井下巷道掘進的支護形式

1.1 錨桿支護

在對井下的頂板進行支護時，最常用的一種方法是錨桿支護，在具體施工過程中能夠保證工作性能，并且能夠給企業帶來一定的收益。鋼帶、錨桿以及托盤是錨桿支護的主要零件，承載能力主要是鋼帶進行提供的，延伸能力主要是錨桿進行提供的，托盤的作用是連接，這些構件共同組成了錨桿支護，并且使其具有一定的支護效果。

1.2 型鋼支護

煤礦隧道支護過程中使用的鑄鋼為工字鋼和工字鋼，應根據實際的地面支護需求選擇合適的鋼種。型鋼支架通常以橢圓形，半圓形拱形和圓形橫截面的形式用于公路支架。如果常用的支護鋼具有良好的韌性，剪切強度，抗壓強度和拉伸性能，則可以適應惡劣的地下巷道支護環境。在實際的支護過程中，道路支護主要抵抗縱向推力和各種側向載荷，因此，為了給道路提供足夠的支護，鋼型材必須在這兩個方向上都具有良好的承載能力。地下通道中使用的支撐段的橫截面形狀受地層荷載作用下撓曲段模量的影響。型鋼支護的承載能力和彎曲截面模量越近，鋼型材的總承載能力就越高。幾何形狀也會影響型鋼支架的收縮性能，因此承載能力會根據型鋼的形狀而變化。鎖定支撐鋼的形狀并使其滑動時，應堅持滑動所需的最大接觸面面積，并且應始終將力保持在最佳狀態。

1.3 預留煤柱支護

預留煤柱支護技術是比較傳統的頂板支護技術，它在使用時通常用于巷道的上下區段，相比于其他類型的頂板支護技術，它的適用性和實際性較強，主要是因為它操作起來比較簡單，施工比較方便。預留煤柱支護技術具有兩面性，有優點也有缺點，優點是它能夠通過改善巷道的通風和排水能力，來提高巷道環境的質量。缺點是它的經濟效益較低，在實際的使用過程中，它需要的工作人員和工作設備比較多，增加了成本，不利于經濟效益的獲得。煤柱是預留煤柱支護技術的核心，煤柱的質量與整體的支護效果有著密切的聯系，一榮俱榮，一損俱損，如果煤柱受到損害，首先它不僅會影響整體的支護效果，而且還會對施工人員造成一定的傷害。當前，隨著煤礦行業的不斷發展，煤礦巷道開采作業也發展越來越迅速，各種地層應力也越來越多，這些地層應力會受到煤柱的作用而轉移到煤柱的底部，在煤柱的底部形成一個應點，當這個應點積累到一定的程度，就會對巷道造成影響，進而影響巷道支護工作的進行。

2 影響煤礦井下巷道掘進頂板支護技術穩定性的因素

2.1 施工工藝

施工工藝的控制是提高煤礦井下巷道掘進技術水平的重要保證，目前在我國巷道掘進技術中已廣泛采用了鉆爆掘進法，這種掘進法應用比較普遍，具有較高的效率，能夠加快掘進速度。但是，如果工藝應用不夠規范，不夠合理，那么就會影響巷道掘進頂板支護技術的穩定性，嚴重情況下，甚至可能導致巷道塌陷，就會威脅到相關工人的生命和財產安全，同時也會給煤礦造成很嚴重的經濟損失。在應用鉆爆掘進技術之前，應特別注意以下兩個方面：

(1)有必要在鉆爆之前準確計算出火藥的負載量，這對爆破效果非常重要，如果計算不準確，可能會降低爆破的效果，也可能增強爆破的效果，導致一些傷亡；

(2)需要找到爆炸的確切位置，避免損害周邊的環境。以上兩個操作需要進行更精確的計算，以確保巷道的鉆爆能夠發揮應有的作用和功能，并確保煤礦井下掘進的頂板支護工作有序進行。

2.2 煤礦井下巷道的工作環境

頂板支護工作是在地下環境中進行的，在屋頂安裝過程中，員工也在地下。因此，煤礦井下巷道的施工環境與頂板支護工程有關，因此對頂板支護工程的最終效果具有非常重要的影響。地下巷道的條件因地區而異，如果地下環境良好，則道路本身可以滿足要求和標準，在這種情況下，員工可以適當減少所使用的支撐護件數量。根據實際施工情況支護，它不僅可以節省地下道路空間，而且可以提高煤礦生產的質量和效率，同時降低煤炭生產成本，提高礦業公司的整體經濟效益。但是，如果地下環境較為復雜，施工人員應根據實際情況增加支架數量和支架數量，以確保施工安全。當然，增加機架數量不僅減少了巷道的稀缺空間，而且增加了煤炭開采成本。因此，可以看出，煤礦巷道的環境質量直接關系到煤礦生產的效率和煤礦運營過程中工人的安全。

2.3 存在安全性隱患

安全是所有生產行業都必須注意的重要問題，地下巷道頂板支護技術的安全問題對整個煤礦都具有重大影響。因此，有關部門應更加重視車頂行李架技術。研究數據表明，約有四分之三的煤礦事故是由頂板支撐問題引起的。有關人員應了解煤礦所在的地質條件，并在各個區域采取針對性的行動。在一些有煤礦的地區，圍巖的穩定性相對較低，它支撐了頂板，并且不影響頂板的支撐功能。在煤礦開采過程中，道路條件復雜，地下環境變化頻繁，圍巖經常發生位移和變形，這對道路建設不利。圍巖的變形是自然現象，不能通過添加弧來改變。但是，圍巖的破壞會影響頂板的剛度并增加風險，從而影響煤礦。

3 煤礦井下巷道掘進頂板支護技術的優化措施

3.1 做好施工前的準備工作

在開挖道路之前，有關技術人員應進行詳細的勘測，對煤礦現場進行勘察，了解地質運動的特點，并根據實際情況選擇合理的頂板支護方法。在施工之前，有必要預先預測施工過程中可能出現的一些問題和故障，以便制定適當的應急計劃。在規劃和設計過程中，應優先考慮施工人員的安全并選擇最佳的施工方法。在完成施工計劃的初步設計后，相關的設計人員和技術人員應與施工人員討論此事，以快速完善并找到施工計劃，確保計劃的合理性，并確認施工合理。根據該計劃，可以獲得良好的建筑效果并且可以降低成本。設計人員應事先聲明機械設備及其在施工過程中使用的數量，并提前檢查設備，以查看機械設備在施工過程中是否可以正常使用。在實際施工過程中，施工隊必須嚴格執行安全施工計劃，并做好煤礦的掘路，頂棚支護工作。

3.2 對井巷道頂板的承受力進行提升

在對井下巷道進行處理時，要重視對地理環境進行檢測和分析，這樣才能夠保證頂板支護的科學合理性，在此過程中，還要制定相應的安全保障方案。在對方案進行設計時，要明確支護模式，如果要對井下巷道的頂板支護進行設計，那么還要明確施工材料的數量和支護方式。確保工作流程設計具有科學合理性，相關設計工作在完成之后，要認真的編制掘進作業規程，現場嚴格按規程施工，確保工作質量得到有效的提升。

3.3 完善設備與掘進工藝

施工技術的選擇也是有一定的講究的，主要是與巷道的地質構造和基礎條件有關，如果建設的巷道地質構造和基礎條件相對來說都比較好的話，那么所使用的施工技術就要中心低，結構密集，破巖能力強，如果巷道的地質構造和基礎條件比較差，那就另當別論了。在實施這項掘進施工技術時，所使用的設備是懸臂式隧道掘進機和整體式錨桿平臺，具有很強的生產能力，可以更好地適應生產需要。同時，液壓系統本身具有自動加油裝置，具有較高的穩定性和可靠性，可以使用液壓馬達或直接驅動裝載機構。在引入設備方面，在支護巷道頂板的過程中，可以選擇使用可伸縮的支護材料，例如錨索和錨網，同時在建筑中使用機械化工作。錨固一體機，連續采煤機等設備可以提高掘進速度和施工質量。

3.4 引進新工藝，加強監管力度

科學技術是生產的支柱，任何行業如果想要發展，那么它在生產和運營過程中就不可避免的要使用科學技術。因此煤礦想要在當前的市場競爭中有一席之地，那么它就必須大膽引進新技術，并將新技術運用到采掘作業中，促進采掘作業信息化、自動化、智能化。新技術的應用可以確保工作人員的生命和財產安全，提高煤礦生產的質量和效率。當前，需要加強對頂板支護技術的研究，不斷創新頂板支護技術的使用效果。安全生產是我們的首要任務，煤礦應優先考慮員工的生命安全，明確頂板支護技術使用的標準，建立和完善相關的監測手段，加強對員工的進行安全培訓，提高員工的安全意識。

4 結語

當前我國處于社會發展迅速時期，如果想要在這一時期實現煤礦企業的快速健康發展，那么就有必要重視巷道掘進頂板支護技術的使用，這不僅是煤礦企業生產的主觀要求，而且也反映了煤炭開采的發展趨勢。煤礦井下巷道掘進頂板支護技術與煤礦企業的經濟效益有著直接的聯系，在煤礦井下巷道掘進的過程中，如果使用頂板支護技術能夠促進煤礦企業的發展，使煤礦企業獲得更多的經濟效益和社會效益。文章主要分析了頂板支護技術在使用過程中存在的一些問題，并針對這些問題提出了一些建議和措施，希望能夠引起相關人員對頂板支護技術使用的重視，加強對頂板支護技術的研究，進而促進煤礦行業的可持續發展。