煤礦掘進工作面支護技術的研究應用

張志剛

摘要：在采煤掘進工作面施工的過程中，面臨的支護難題也較為突出，影響到采掘工程開展的效果。而充分結合采掘工作所處的地質條件，選擇使用高強度支護技術，推動各個支護體之間的耦合性，對于提升支護效果較為關鍵。在具體操作時，較為關鍵的內容就是提升支護體的耦合性，形成相互協調、變形適當的支護方案。

關鍵詞：煤礦掘進;工作面;支護技術;研究應用

引言

煤礦生產中，工作人員需根據煤礦生產實際，采取有效措施不斷完善煤礦掘進方案，適度優化煤礦的生產條件，使工作面設置更為合理，而這也是煤礦生產質量得以改進的重要前提，有利于增大煤礦生產的經濟效益。

1 煤礦采煤掘進工作面支護現狀分析

從現場勘查情況來看，工作面施工以來巷道整體出現了較為嚴重的變形問題，在勘查中，選擇使用了“十字布點法”對巷道整體的變形情況進行了監測。通過監測發現，巷道整體的變形情況為：第一，巷道頂板出現了明顯的煤層脫落問題，頂板支護用的錨桿也出現了不同程度的拉斷問題，連接錨桿的鋼帶也出現了破斷，部分位置鋼絲網出現了嚴重破壞。現場施工人員，對頂板出現嚴重破壞的問題，選擇使用了木垛的方式進行支護，但是從支護效果來看，效果相對較差。第二，巷道底板出現的底鼓問題較為明顯。從現場測量來看，最大位置的底鼓數量超過了1.3m，對巷道正常使用帶來了嚴重影響。由于巷道出現的嚴重底鼓問題，導致巷道高度平均減少量超過了1m。第三，巷道兩幫整體也出現了明顯的收斂，片幫問題較為突出，導致巷道留設的煤柱明顯的變小。第四，在巷道的兩底角的位置有明顯的鼓起問題，這表明巷道在原有支護狀態下，整體的支護效能已經完全的喪失。

2 煤礦掘進工作面的影響因素

2.1工作面巷道圍巖力學特征。

一般來說，巷道頂底板巖層強度有限，在高強度和高壓力下，巷道頂板和兩幫壓力過于集中，最終導致這兩處巖層出現塑性變形，底鼓現象越來越明顯，影響到巷道頂板和兩幫巖層的穩定性。從現場勘查和實驗室分析來看，巷道圍巖整體強度不高，但是巷道所處位置整體的地應力相對復雜，這就導致在巷道的兩幫和頂板的位置容易出現應力集中的問題。從而導致在巷道的兩幫、頂板等位置的巖石出現了嚴重的塑形變形，最終導致巷道整體出現了較為突出的變形問題，影響到巷道的正常使用。

2.2支護結構不合理。

現階段，工作面采用的是頂板錨桿支護和頂板加掛金屬網等形式，并在兩幫和頂板處設計帶鋼帶的支護形式，。總的來說，該種支護形式容易對巷道圍巖穩定性產生影響。對于特殊的工作面，煤礦企業往往會采用錨網和U型鋼結合的支護形式，但鋼帶和鋼支架等在剛度和強度方面無法保持同步。隨著采掘工作的不斷推進，整體支護裝置無法同時起到支護作用，進而出現變形情況，不利于巷道圍巖穩定性的維護。在巷道的支護過程中，選擇的U型鋼支架、鋼帶等在強度、剛度等方面表現出明顯的不耦合的問題，各個支護體之間并不能起到共同變形、承載的目標，對巷道整體的穩定性也帶來了較大的影響。

2.3工作面開采擾動。

在巷道實際掘進過程中，巖層表面收斂量會大幅下降，此時巷道頂底板穩定性較好，但在采煤作業后，在采煤動壓作用下，工作面巷道頂板會呈現明顯的下沉趨勢，巷道煤柱變形明顯。工作面開采過程中，產生的擾動問題明顯。在巷道剛開始掘進的過程中，巷道圍巖整體的變形相對較小，頂板、底板及兩幫也相對穩定，但是隨著工作面的不斷向前推進，出現了較多的采動壓力，巷道的變形量也隨之增加，特別是工作面巷道頂板也出現了較為明顯的下沉，兩幫煤柱也因此出現了明顯的壓縮變形問題。

3 煤礦掘進工作面支護技術的應用

3.1錨桿支護。

開展錨桿支護操作期間，首要工作為依據操作方案科學的選取儀器、工人，并且規劃工作流程，保證施工與臨時支護工作完結方能夠依據安全標準開展敲幫問頂。之后在施工巷道周邊巖層展開鉆孔，同時依據操作方案判定鉆孔方位以及其他數據，保證鉆孔效果，鉆孔工序完結后方能夠進行錨桿的裝設。錨桿裝設前需要填充錨固劑，之后裝設錨桿，借助錨桿鉆機引起桿體攪動錨固劑，待固化之后裝設托板與螺母，按照規定扭力擰緊螺母，從而保證錨桿的裝設質量。

3.2壓力監測。

在推行高強支護技術時，相關技術人員需要根據煤礦采煤掘進的具體情況以及煤礦巷道建設等制訂有效的管控措施。尤其是在巷道頂部及巷壁壓力處置上，高強支護技術的應用必不可少，可避免巷道穩定性受到影響。另外，工作人員還要對巷道頂部壓力開展有序監測，借助頂板離層儀等設備，時刻監測頂板壓力，維護支護體整體結構的安全。雖然高強支護技術功能性較強，但如果在使用時沒有對該項技術進行全面的了解和規劃，容易導致煤礦頂板在開采時出現問題。因此，相關工作人員需要在支護體建立初期對巷道變形問題進行處理，將變形量控制在合理范圍內，避免支護效果受到影響。在進行技術推廣時，管理者應首先對技術內容進行深入了解，管理好煤礦巖層結構數據及其他信息，讓支護系統更具穩定性特征，避免給煤礦企業帶來經濟損失。

3.3地質構造區加強支護。

若是施工位置地質結構比較繁瑣，則礦山壓力可能比較獨特，從而造成冒頂問題的出現，在此種情況下則需要進行加強支護。施工位置距離斷層較近時，由于斷層周邊應力比較聚集，則必須應用鉆探法展開探測，在確保斷層無異常的情況下，強化支護措施，然后才能夠向前掘進。通常情況下，能夠借助地質勘測掌握有關數據，不過在礦層厚度波動較大、存儲狀態比較特殊的位置基本上無法借助勘測收集數據。對此，在礦層波動較大的位置，需要關注礦層頂板的形態，科學的選取施工措施，在保證巷道成型的基礎上，同時必須盡可能的降低對頂板的損壞，避免冒頂問題的出現。若是礦層頂板出現碎裂，則必須采取有效的措施展開支護，有效的提高施工過程的安全性。對此，在進行支護期間必須依據頂板巖層的形態科學的選取支護形式。如今大多數巷道會應用雙巷施工，因此在施工構成中需要科學的選取煤柱寬度，保證煤柱可以良好的發揮支撐效用。

3.4高強支護的加固設計。

在巷道變形破壞嚴重的地方，工作人員可以采用合理的注漿加固方案。在此過程中，注漿加固所使用的設備主要是氣動高壓雙液化注漿泵。對于巷道頂板和兩幫變形破壞比較嚴重的區域，可以通過增加弧拱形支架的方式進行加固，為后續工作的開展創造有利條件。總的來說，在進行加固后，高強支護技術的應用效果更好。

3.5提高煤礦掘進支護工作的機械化程度。

煤礦在支護過程中通常會使用機械設備，根據實際的施工條件合理的選擇設備，相關施工人員在實際開采之前必須圍繞施工進行相關培訓，通過培訓在一定程度上提高施工人員的專業技能和理論知識，并且能夠提升其對所操作設備的了解，保證煤礦掘進支護過程中機械化程度有所提升。同時，煤礦施工單位必須定期為機械設備進行檢修，有效的縮減設備發生故障的概率，從而確保設備的性能，此外還能夠延長設備的使用壽命。

4 結束語

綜上所述，現階段，煤礦采煤掘進工作朝著更深層次和方向發展，但在地下開采時，容易出現很多風險，導致工作人員的生命安全受到極大的威脅。為此，很多煤礦企業開始在煤礦巷道之中應用高強支護技術，旨在減少煤礦頂板事故的出現。

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