淺談煤礦掘進(jìn)巷道的頂板支護(hù)技術(shù)

房博

（山東能源新礦集團(tuán)華豐煤礦，山東 泰安 271413）

對(duì)于煤礦巷道掘進(jìn)這項(xiàng)工作來說，是一項(xiàng)具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性特征的工程。在具體施工當(dāng)中，不僅需要使用到合理、科學(xué)的設(shè)備與流程，且需要結(jié)合礦井地質(zhì)實(shí)際做好掘進(jìn)頂板支護(hù)方式的使用。在現(xiàn)今頂板支護(hù)當(dāng)中，主要需對(duì)支護(hù)的牢固性與穩(wěn)定性因素進(jìn)行考慮。對(duì)此，需要能夠在施工中把握技術(shù)要點(diǎn)，更好地實(shí)現(xiàn)支護(hù)目標(biāo)。

1 巷道掘進(jìn)方式

1.1 預(yù)留煤柱支護(hù)

對(duì)于該方式來說，是一種具有較強(qiáng)傳統(tǒng)型的支護(hù)方式，較多應(yīng)用在巷道上下區(qū)段之間。該方式在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中優(yōu)勢(shì)明顯，且具有簡便的操作特征，能夠?qū)ο锏赖呐潘?、通風(fēng)能力進(jìn)行有效的維持。在我國煤炭行業(yè)快速發(fā)展的情況下，預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)也在此當(dāng)中具有了成熟的特點(diǎn)，并在現(xiàn)今煤礦開采當(dāng)中得到了較多的使用。但對(duì)于該方式來說，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中也存在一定的不足，即具有較高的運(yùn)行維護(hù)以及支護(hù)成本，將因此對(duì)煤炭開采成本進(jìn)行增加，因此可能影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。如果頂板支護(hù)煤柱不符合巷道支護(hù)要求、存在破裂情況，也將因此對(duì)巷道安全造成威脅，因此對(duì)施工危險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行提升。

1.2 錨桿支護(hù)

在現(xiàn)今井下巷道頂板支護(hù)當(dāng)中，錨桿支護(hù)也是經(jīng)常使用到的一種方式，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，能夠?qū)ο锏乐ёo(hù)效果進(jìn)行有效的優(yōu)化，切實(shí)提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益水平。在實(shí)際錨桿支護(hù)工作開展當(dāng)中，錨桿托板、錨固劑與鋼帶等都是經(jīng)常使用到的支護(hù)構(gòu)件，能夠在應(yīng)用當(dāng)中對(duì)抗拉伸、剪切作用進(jìn)行有效的發(fā)揮。托板方面，能夠?qū)ξ膊繃鷰r進(jìn)行連接，通過在螺母上對(duì)應(yīng)扭矩的施加，則能夠使托板在巷道表面形成壓力，同時(shí)做好預(yù)緊力的施加。在煤巖上預(yù)緊力不斷擴(kuò)散的情況下，也能夠在對(duì)圍巖應(yīng)力有效改善的情況下使其在穩(wěn)定性方面具有較好的表現(xiàn)，降低發(fā)生變形的幾率。

1.3 支護(hù)型鋼

該支護(hù)方式可以分為U型以及工字鋼兩種類型，通常使用在圓形巷道斷面、橢圓形巷道當(dāng)中。該類支護(hù)型鋼在任性方面具有較好的表現(xiàn)，同時(shí)具有抗拉、抗剪與抗壓功能，因環(huán)境較為惡劣，井下條件較為復(fù)雜，則因此對(duì)型鋼性能具有較高的要求。在巷道當(dāng)中，支架將會(huì)對(duì)橫向荷載與縱向的推動(dòng)力進(jìn)行承擔(dān)，需要保證兩個(gè)方向在承載負(fù)荷能力方面能夠滿足要求。斷面幾何參數(shù)方面，也將受到截面模量的影響，需要保證同支架承載負(fù)荷具有接近的能力。同時(shí)，型鋼幾何形狀也將對(duì)支架可縮性產(chǎn)生影響，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要能夠保證其在接觸面積方面滿足要求，始終保持最佳的受力狀態(tài)。

2 影響因素

2.1 施工工藝

在井下巷道掘進(jìn)當(dāng)中，控制好施工工藝可以說是一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。在現(xiàn)今我國巷道掘進(jìn)工作開展當(dāng)中，鉆爆掘進(jìn)是經(jīng)常使用到的方式，具有較高的施工效率，能夠?qū)ο锏谰蜻M(jìn)速度進(jìn)行有效提升。但在此過程當(dāng)中，如果在工藝應(yīng)用方面沒有做好控制，則將影響到頂板穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致塌方問題的發(fā)生，對(duì)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。在鉆爆工藝使用當(dāng)中，需要能夠做好以下兩方面內(nèi)容的把握：第一，在鉆爆處理進(jìn)行前，需要能夠?qū)鹚幯b填數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，這對(duì)于實(shí)際爆破效果的提升具有十分積極的意義；第二，需要能夠準(zhǔn)確定位爆破的位置。對(duì)于這兩項(xiàng)工作來說，需要能夠在施工當(dāng)中以精準(zhǔn)的方式開展計(jì)算，以此才能夠保證掘進(jìn)效果滿足要求，為井下頂板支護(hù)工作的有序開展作出保障。

2.2 巷道工作環(huán)境

在頂板支護(hù)工作開展當(dāng)中，處于井下環(huán)境，工作人員設(shè)置的支護(hù)裝置也處在井下。在該情況下，井下巷道施工環(huán)境將直接關(guān)系到頂板支護(hù)效果，也將關(guān)系到支護(hù)的穩(wěn)定性。在不同的地區(qū)當(dāng)中，具有不同的井下巷道狀況，如果井下環(huán)境較好，巷道能夠?qū)ο嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求進(jìn)行滿足，工作人員則可以結(jié)合實(shí)際對(duì)巷道內(nèi)部支架數(shù)量進(jìn)行縮減，以此在對(duì)巷道空間有效節(jié)約的基礎(chǔ)上提升煤礦開采效率與質(zhì)量，且能夠在對(duì)開采成本有效節(jié)約的情況下提升企業(yè)效益水平。如果面臨的井下環(huán)境較為復(fù)雜，作為施工人員則需要結(jié)合實(shí)際對(duì)支架的設(shè)置數(shù)量進(jìn)行增加，以此進(jìn)一步保障施工安全。需要注意的是，在支架數(shù)量增加時(shí)，不僅會(huì)減小巷道空間，且將因此增加開采成本，需要能夠在實(shí)際處理當(dāng)中做好考慮。

3 技術(shù)優(yōu)化措施

3.1 優(yōu)化支架結(jié)構(gòu)

在井下巷道頂板支護(hù)工作開展當(dāng)中，作為工作人員需要能夠?qū)Τ醮尉蜻M(jìn)引起重視，看巷道在位置方面是否存在變化情況。在部分施工當(dāng)中，在第一次進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，巷道的位置往往會(huì)發(fā)生一定的變化與變形問題，并因此對(duì)工作的持續(xù)開展造成阻礙。對(duì)于該問題，作為施工人員則需要結(jié)合實(shí)際優(yōu)化支架結(jié)構(gòu)，做好合理施工方案的選擇。一般來說，支護(hù)結(jié)構(gòu)材料方面需要具有適中柔性與剛性的特點(diǎn)，以此即能夠有效避免巷道發(fā)生變形等問題。在此基礎(chǔ)上，也需要做好結(jié)構(gòu)構(gòu)造方案的選擇，以此在對(duì)巷道施工完整性有效保持的情況下，降低后續(xù)巷道的返修幾率。在巷道安全控制當(dāng)中，支架強(qiáng)度也是不可忽視的一項(xiàng)內(nèi)容，需要能夠?qū)χЪ軓?qiáng)度相關(guān)功能進(jìn)行優(yōu)化，以此使圍巖能夠具有合適的空間，為巷道頂板支護(hù)工作的開展作出保障。作為施工人員，也需要能夠做好實(shí)際環(huán)境情況的把握，根據(jù)環(huán)境實(shí)現(xiàn)圍巖承受壓力的釋放，以此使支護(hù)工作獲得更好的效果。

3.2 做好施工準(zhǔn)備

在巷道掘進(jìn)工作進(jìn)行前，作為技術(shù)人員即需要能夠細(xì)致勘察煤礦所在地，做好地質(zhì)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的掌握，結(jié)合實(shí)際狀況以及圍巖承重等等做好合理頂板支護(hù)方式的選擇。同時(shí)，需要能夠提前對(duì)施工中存在的重難點(diǎn)問題進(jìn)行預(yù)測(cè)，做好對(duì)應(yīng)應(yīng)急方案的制定。在設(shè)計(jì)方案時(shí)，需要鞥夠始終將施工安全放在首位，做好最優(yōu)施工模式的選擇。在完成方案設(shè)計(jì)后，技術(shù)與設(shè)計(jì)人員則需要能夠同施工人員做好研究，對(duì)方案當(dāng)中存在的問題進(jìn)行完善與改進(jìn)，保證方案具有合理的特點(diǎn)，保證在該方案實(shí)施情況下能夠獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益以及施工效果。同時(shí)，作為設(shè)計(jì)人員也需要提前報(bào)備工程施工當(dāng)中使用的設(shè)備類型與數(shù)量，做好設(shè)備狀態(tài)檢查。在擊退施工中，則需要嚴(yán)格按照之前制定的方案做好落實(shí)，保證開采質(zhì)量。

3.3 創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用

在采煤行業(yè)不斷發(fā)展的過程當(dāng)中，未來采煤技術(shù)也將逐漸向著機(jī)械、智能與自動(dòng)化的方向發(fā)展。作為煤礦企業(yè)，則需要充分結(jié)合支護(hù)實(shí)際、頂板工藝發(fā)展情況，將能夠應(yīng)用在煤礦礦區(qū)當(dāng)中的工藝、技術(shù)進(jìn)行吸納，進(jìn)一步擴(kuò)大以綜合掘進(jìn)系統(tǒng)為代表的技術(shù)。如對(duì)于大斷面層巷道進(jìn)行頂板支護(hù)時(shí)，可以對(duì)連續(xù)掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行使用，在對(duì)施工難度有效降低的同時(shí)，也能夠降低頂板支護(hù)鋪設(shè)難度。小斷面方面，可以使用鑿巖臺(tái)車進(jìn)行自動(dòng)化定位，以此起到頂板支護(hù)的作用。

3.4 臨時(shí)支護(hù)控制

臨時(shí)支護(hù)也是實(shí)際施工當(dāng)中經(jīng)常應(yīng)用到的一種方式，在具體控制當(dāng)中，主要內(nèi)容有：第一，在移前探梁時(shí)，要保證有4人以上進(jìn)行施工。其中，1人對(duì)頂板觀察做好指揮，2人移前探梁，1人頂起鋼帶；第二，要做好頂板管理，如果在此當(dāng)中發(fā)現(xiàn)離層、響聲以頂板壓力較大的情況，需要及時(shí)停止作業(yè)，將工作面人員及時(shí)撤出，當(dāng)其穩(wěn)定后，再按照從外向內(nèi)的方式做好頂板支護(hù)處理；第三，要按照從外向內(nèi)的順序頂錨桿，按照中間向兩邊的方式施工。如前探梁錨桿不能夠施工，則可以對(duì)其余錨桿施工后，將前探梁退出，之后打剩余的錨桿。

4 結(jié)語

在煤礦生產(chǎn)當(dāng)中，做好巷道頂板支護(hù)可以說是非常重要的一項(xiàng)工作內(nèi)容，將直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)安全。在具體支護(hù)工作開展中，需要能夠充分結(jié)合實(shí)際做好支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用與把握，做好現(xiàn)場(chǎng)的施工控制，在科學(xué)開展支護(hù)控制的情況下更好地實(shí)現(xiàn)支護(hù)工作目標(biāo)。