井下巷道掘進頂板支護技術

鄭永峰

摘 要：在采礦行業中，巷道掘進施工時礦井建設的重要組成部分，巷道掘進施工質量將會直接影響到礦井建設質量，而頂板支護是巷道掘進的核心內容，頂板支護質量對巷道掘進施工以及整個礦井建設的質量具有直接影響，故巷道掘進頂板支護技術選擇至關重要。本文基于此，重點分析巷道掘進的頂板支護形式，影響頂板支護穩定性的因素，分析井下巷道掘進頂板支護技術，并針對優化井下巷道掘進頂板支護技術提出幾點建議，供相關人員參考、借鑒。

關鍵詞：井下巷道;掘進施工;頂板支護

隨著社會經濟的發展，對能源的需求日益增加，采礦企業為了滿足社會的需求，不斷加大開采深度，導致井下作業環境日益復雜，既影響到開采作業的質量，也威脅到工作人員的人身安全。故在井下巷道掘進作業中，必須要確保頂板支護的穩定性和安全性，這樣才能有效保障施工人員的人身安全。頂板支護的質量與安全與其形式和技術有著直接的聯系，根據實際情況選擇對應的支護形式和技術，可有效增強頂板的穩定性和強度。但是井下作業環境復雜，頂板支護很容易受到各種因素的影響，故井下巷道頂板支護技術的探索成為采礦行業必須要考慮的一個安全問題。

1 井下巷道掘進的頂板支護形式

1.1 礦用支護型鋼

在煤礦井下巷道掘進支護中，礦用支護型鋼比較常見，由于該支護性質具有良好的作用，可為巷道供強有力的支護，從而大幅度提升井下巷道作業的安全性。礦用支護型鋼借助較強的抗拉能力和抗壓能力，有效的保障基層定的整體性，保障巷道作業的安全性[1]。但是在實際應用中，必須要有合理的抗彎界面模量，重視幾何形狀，把控接觸面面積，這樣才能有效提升礦用支護型鋼的支護效果。

1.2 錨桿支護

錨桿支護無論在采礦行業，還是在建筑行業，均得到廣泛的應用。錨桿支護具有多樣性的結構特征，結構不同作業不同，基礎結構為錨固劑和網、拖板、鋼帶、錨桿桿體等。憑借著抗剪應力和抗拉力的特點，為頂板支護提供足夠的承載力。在煤礦井下開采中，錨桿支護發揮著重大作用，大大保護了井下巷道掘進的安全，提高煤礦開采量。

1.3 可伸縮性支架

井下巷道掘進頂板支護中，可伸縮性支架是一種比較常見的支護形式，憑借著結構靈活的特點，得到廣泛的應用。可伸縮性支架的應用必須要合理控制巷道的斷面面積，這樣才能最大化發揮其作用，提高井下巷道作業的工作效率和安全性。相比前兩種支護類型，可伸縮性支架具有架設難度高的缺點，在承壓能力上表現良好，但是在荷載能力上，表現比較差，特別是在極限承載能力的情況下，支護效果較差。

2 影響頂板支護穩定性的因素

2.1 施工工藝

在井下巷道掘進作業中，一般使用鉆爆法，采取錨噴支護方式，使用該方式既能提高其穩定性，還能大大提高掘進速度。但是錨噴網支護的方式和質量很容易受到外界因素的影響，在放炮過程中很容易影響到巷道周圍的巖體，并影響到頂板支護的質量。

2.2 井下地質環境

巷道圍巖的構造對頂板支護的穩固性具有直接影響，如果圍巖構造比較穩定，可以適當減少支架數量，還能從整體上提高開采的速度;如果圍巖構造比較復雜，需要適當增加支架數量，還會大大降低開采速度，但是能大幅度保障工作人員的安全性。

3 井下巷道掘進頂板支護技術分析

3.1 提升巷道頂板的承載能力

在井下巷道掘進施工準備階段時，首先要做好地質勘測工作，針對測量數據進行全面的分析和整理。然后對檢測巷道周圍巖石的耐磨性和抗壓力，其目的是確保巷道施工環境的安全性，保障工作人員的安全，否則將會帶來嚴重的經濟損失。在施工技術選擇上，必須要根據施工地區地質的實際情況，選擇最為合適頂板支護技術，確保施工質量和環境的安全性。除此之外，還應針對施工安全問題，做好相應的安全防范措施，保障施工人員的人身安全，明確各崗位人員的職責，明確分工，責任到人。并對頂板支護技術方案進行分析、確認，確保支護方案能夠順利實施，并保證施工安全。

3.2 強化支架強度

人生安全是井下巷道頂板支護施工的第一原則，故在頂板支護技術選擇時，選擇具有剛性的支護結構。因為井下巷道支護工程具有風險性，且很容易受到人為操作不當和地質環境的影響，導致巷道出現變形和位移問題，影響到整個工程的質量。所以，在井下巷道掘進頂板支護中，必須要選擇抗壓能力強的頂板支護結構，可有效防止巷道出現變形和位移問題的發生，確保巷道結構的完整性，在后期的開采過程中也不需要對巷道進行維修，從而提高開采的工作效率。通常情況下，巷道頂板支護技術的使用，主要是增壓和釋壓圍巖，以此來增強支護結構的強度，從而達到最好的支護效果。

3.3 加強設備投入力度

在科學技術高速發展的背景下，巷道掘進技術設備得到大幅度改善，特別是一些體積偏小、破巖能力強、結構性能良好和功能強大的施工設備。目前常見的施工設備有懸臂式掘進機、單體錨桿鉆機以及其他類型的設備。由于設備不同應用范圍也不同，但是最為一項重要設備，可有效提升井下巷道掘進的技術水平，確保巷道掘進施工順利進行。故在后期施工中可根據地質結構，選擇對用的掘進設備，比如液壓馬達掘進設備，滿足多種地質結構巷道掘進施工。

4 井下巷道掘進頂板支護技術的優化方法

4.1 技術準備

施工前的技術準備工作至關重要，特別是井下巷道掘進施工。在技術準備階段中，需要充分考慮對應的問題，首先是支護施工材料的選擇以及目前應用的材料，確認施工材料是否滿足支護施工的相關要求和標準;接著對施工區域的巖層結果進行全面的調查和了解。然后對施工地區進行實地考察，因為施工前準備的材料不一定完整，且施工地區的地質環境比較復雜，實地考察能真實了解施工現場的地質情況和水文條件，從而制定科學有效的施工工藝。施工方案設計完成后需要對其進行優化，確保整個方案能夠滿足施工要求，特別是支護形式、臨時支護形式以及材料設備都需要明確規定和設計。最后，重點確認支護施工的難點和重點，排除安全風險，針對施工難點邀請專業人員對其進行負責，從而降低施工風險。

4.2 支護施工的安全監管

由于井下巷道掘進施工環境比較復雜，在支護施工時很容易出現質量問題，故在支護施工過程中應加強監督和監管，從而保障支護施工的質量。首先，建立健全支護施工安全監督管理機制，目的是保障支護施工的安全性，提高施工效率。監管的目的是為了早期發現問題，做好全面的防范工作，不遺留任何安全隱患問題，故必須要重視監督檢查，提高支護施工的安全性。在施工前對地質進行實地考察后，需要根據考察結果合理選擇對應的支護技術，確保支護效果滿足施工和生產的需要，從而提高開采企業的經濟效益。最后，針對所有的施工人員進行教育、培訓，一是為了讓施工人員意識到施工質量的重要性，二是為了有效提高施工人員的專業技能和綜合素質，另外，還應加強安全意識教育，并建立一支高水平、高素質的施工隊伍。

4.3 完善施工工藝

在井下巷道掘進頂板支護中，無論是施工技術，還是施工工藝，都需要根據實際的水文條件和地質情況，選擇最佳的施工技術和施工工藝。由于地質構造復雜多變，不同的施工技術能夠達到不同的施工效果，如果地質構造良好，使用綜合機械化掘進施工技術即可，該技術具有中心位置低、破巖水平高的優勢。常見的設備有液壓馬達驅動裝載機構和單體錨桿鉆機與懸臂式掘進機的組合;如果地質構造比較脆弱，且巷道斷面大，則使用連續采煤機掘進，常見的支護有伸縮支架進行支護，為了提升施工質量可以使用盾構機和綜掘機。

5 結語

綜上所述，井下巷道掘進頂板支護質量和效果與外界環境有著直接的影響，在施工過程中，應采取有效、合理的頂板支護技術，確保井下施工的安全性，提高企業的經濟效益。另外，還需要進一步提高、完善頂板支護技術，促進開采行業的健康、持久發展。

參考文獻：

[1]王作軍.礦山工程井下巷道掘進頂板支護技術[J].商品與質量，2019（5）：158.