簡析井下巷道掘進頂板支護技術

＊習青海

（晉能控股煤業集團草垛溝煤業有限公司 山西 037100）

煤礦企業要取得長遠穩定的發展，必須要在安全生產的層面上加強實踐探究的力度，保證人員的作業安全、生產安全，用有效的安全措施、安全手段，加強生產環境的安全保障。在巷道頂板支護技術的研究中，要以增強頂板施工的強度安全性為目的，改進技術應用中存在的不足，現階段巷道頂板支護技術應用中存在著支護形式選擇不合理等問題，對智能技術的應用、先進科技的引進存在不足之處，應優化巷道支護形式，提高安全生產水平。

1.巷道掘進的支護形式

（1）礦用支護型鋼。礦用支護型鋼有著明顯的支護效果，目前在煤礦井下巷道掘進中用于支護，已經成為了一種關鍵的基礎形式，礦用支護型鋼在圓拱形巷道中適用性較強，發揮了有力的支護功能。在采煤作業掘進井下巷道的生產環節，營造了安全作業的環境，打造了理想的生產空間，尤其是井下環境的多變性強，復雜程度高，面臨著一定的作業風險，利用支護型鋼的形式，可以有效地改進此類風險問題，加強對生產中安全風險問題的防范和治理。

利用支護型鋼的抗拉能力、抗壓能力，應對不同的荷載，包括縱向荷載、橫向荷載，保證基層頂的整體性和安全性，打造安全的作業環境。在煤礦井下生產作業的環節，要對抗彎截面模量的準確性、合理性加強把握，從而將支護型鋼段面積和參數中存在的不利因素消除，增強支護結構的承載能力。在幾何形狀的設計規劃方面，要以提高支護型鋼的結構伸縮性為目的，合理使用幾何形狀，把控觸面面積，提高支護型鋼的受力效果。

（2）錨桿支護。錨桿支護的結構多樣，不同結構的作用各有特點，對基礎結構進行劃分，可以將其分為錨固劑、鋼帶、拖板、錨桿桿體等多個組成部分。拖板可以連接圍巖和錨桿尾部，對圍巖離層圍巖開裂的問題進行防范和治理，確保錨桿擴散的預緊力可以作用在巖層中，對圍巖的變形風險進行防范。使用拖板的傳遞應力功能，向桿體傳遞應力，強化工作助力效果，錨桿桿體具有抗拉力、抗剪應力的功能，增強了頂板支護的承載性，錨固劑具有穩固的功能。

在井下作業生產中，由于生產環境較為復雜多變，條件惡劣，要發揮支護結構的功能，需要將錨固劑的固定作用利用起來，在頂板位置固定支護結構，利用錨桿支護的形式進行煤炭巷道掘進的支護作業，有助于提高煤炭的生產質量、生產效益，保證企業在安全的環境下進行生產活動[1]。

（3）可伸縮性支架。可伸縮性支架支護的形式在井下作業中是常用的方法，因為可伸縮性支架具有靈活性的特征，結構靈活，可以實現雙向收縮，因此在煤礦井下巷道的施工中，受到了施工人員的普遍青睞。這也側面證明了可伸縮性支架的應用優勢，在使用可伸縮性支架的支護形式時，要滿足巷道斷面面積的一定要求，確保支護穩定性，提高作業質量作業效果，保證生產活動的安全性和生產效率。可伸縮性支架的承壓能力較強，與礦用支護型鋼和錨桿支護的形式相比，體現出了顯著的承壓優勢，但是在具體的施工建設中，使用可伸縮性支架進行支護，會存在架設難度高的困境，因此該技術應用需要進一步的優化施工方案，突破施工困境，發揮出該支護形式的優勢。

（4）混凝土澆筑形式。在井下巷道頂板支護工程項目中，利用混凝土澆筑技術進行支護，要求施工人員對混凝土的配比合理把握，按照水灰配比的標準要求，在斷面位置澆筑混凝土。經過一段時間后，斷面位置將會形成一定的支護效果，用混凝土支護的形式，施工過程中支護穩定性強，封閉速度較快，形成了混凝土斷面之后，可以隨時隨地的進行后續的支護建造活動。

空氣對圍巖位置的影響較小，降低了圍巖分化問題的發生風險，斷面位置上形成了較強的整體支護作用，分散應力所帶來的影響得到了有效的控制，對應力過大問題進行了防范、治理，保護圍巖結構的穩定性，提高了工程的安全管理水平。不過利用混凝土澆筑技術進行支護結構的建造，存在著一定的技術局限性，那就是利用混凝土澆筑技術時，由于抗彎能力、抗壓能力水平有限，因此在外界應力作用下，混凝土澆筑結構的穩定承受力不足，因此該技術應用要求技術人員持謹慎態度，對工作方案進行策劃和實施[2]。

2.井下巷道掘進頂板支護技術的應用優化措施

(1)巷道頂板承載力技術

在煤礦生產活動中，針對巷道掘進頂板支護技術進行研究，需要從巷道頂板承載力的技術應用層面上，引進現代化的勘察技術和科技設備，提高井下礦壓的測量水平，分析井下的相關數據信息，為后續的工作奠定基礎，加強對施工人員生產安全的保障。在施工前要分析巷道周圍巖石的具體情況，了解巖石壓力、耐磨性，對施工坍塌風險進行早期防治，制定應急預案、防范措施，降低施工風險。

施工單位需要分析了解地質情況，用合理的頂板支護形式和科學的技術，加強對施工方案的策劃，確保巷道掘進頂板支護施工的內容和方向，符合工程施工的要求，降低意外風險的發生幾率。利用支護技術之前，需要對巷道頂板承載力進行優化，制定安全防范措施，明確人員職責，落實各人員的使命任務，提前制定支護方案，按照圖紙中的要求明確技術方向，把握技術要點，提高施工水平，控制煤礦施工中的風險，了解施工中的危險源[3]。

在現場進行勘察作業，完成勘察后，工作人員要進一步分析支護技術，了解支護強度，對施工各個環節進行合理的分析規劃，用恰當的支護形式，把握支護形式的技術要求和特點。在原材料的選購環節做好把關工作，提高施工材料和設備的性能，保證設備的運行狀態穩定性，提高施工材料的質量安全。隨著支護技術、支護設備的不斷更新和性能的逐漸完善，施工人員要對操作失誤的問題進行防范，降低風險隱患，由專人負責在現場進行施工監督與管理，提高巷道頂板承載力效果，優化巷道頂板施工水平[4]。

(2)優化施工工藝

隨著我國科學技術的快速發展，在巷道掘進技術的研發和設備的制造中，有越來越多的先進設備和工藝手段被運用到了井下巷道掘進頂板支護作業中，施工單位需要結合地質情況施工要求，對設備進行更新調整。將先進設備的優勢發揮出來，體現出先進設備和現有工藝手段的功能優勢，升級工藝，通常情況下應用到巷道掘進中的技術方法離不開單體錨桿鉆機、供電設備和懸臂式掘進機等設施的支持。在不同的施工階段、施工環節，要結合地質條件、地質結構的情況，按照技術特點、技術需求，對液壓馬達進行選擇，確保設備運行的穩定性。在建立巷道掘進供電系統的過程中，要對供電故障問題進行防范，利用PLC技術加強對施工設備的隱患檢測，早期發現異常問題，并進行早期處理，提高維修效率，推進巷道決定施工項目的順利進行。

施工單位還需要在選擇施工技術的過程中，根據巷道礦層結構差異，提高施工技術水平，發生大面積斷裂問題時，工作人員需要利用連續性巷道掘進技術，保證施工連續性，聯合多種技術手段，提高支護施工的技術水平。在多種技術集成的作用下，發揮出頂板支護結構的保護功能，引進新工藝、新技術，結合地質條件、水文條件的不同，選擇施工技術、施工工藝，地質構造的多變性、復雜性強，如果在良好的地質構造條件下，可以在技術方案的策劃環節，使用機械化掘進施工技術。如果煤層中斷面較大，地質構造條件不理想，可以采取連續采煤機掘進的技術工藝方式，站在長遠施工、安全施工的視角，對支護技術支護方案進行合理的選擇、運用，向著智能化、自動化的方向提高生產水平，創新技術與工藝效果[5]。

(3)加強安全監管力度

在支護施工的環節發生質量問題、安全隱患問題，會引起嚴重的后果，對煤礦生產活動造成阻礙，甚至引起嚴重的社會安全事件，造成負面的社會影響。因此支護施工的過程中，要由專人負責安全監管工作，加強全過程、全方位的安全監管，了解施工技術的應用情況和井下巷道掘進頂板支護的形式。對施工過程中可能出現的安全事件問題進行早期防治，例如，在爆破環節，消除危險因素，在監管過程中要以保障生產安全為目的，建立起健全的安全監督管理機制，保證施工的質量和生產安全性，臨時支護示意圖見圖1。

圖1 臨時支護示意圖

在質量監督中，安全人員要樹立起責任意識，強化質量監管的觀念，做好監督檢查，早期發現問題，排除隱患，將任何安全隱患因素清除，確保支護施工的安全性。在查閱資料、實地考察相結合的形式下，查閱資料，對井下巷道掘進頂板支護的形式和具體的施工方案進行優化，從經濟效益等多層面優化支護效果，最大限度的增強支護質量。對相關工作人員要進行系統培訓，因為施工的全過程中，人是作為主體存在的，依靠人的力量完成施工，因此工作人員要樹立起責任意識、質量保障意識，提高施工質量，確保井下巷道掘進頂板支護施工的可靠性，取得理想的施工效益，強化安全意識，在安全監管的實踐中，提高生產水平、生產效率。

(4)加強技術準備

在支護施工的前期階段，做好支護準備工作是關鍵的基礎階段，工作人員需要在煤礦井下巷道掘進頂板支護技術的應用前期，做好資料分析工作，查閱與施工有關的材料，了解煤礦巷道掘進頂板支護技術的要點。無論是支護施工的技術參數，還是有關的標準數據，都需要技術人員在施工前期進行綜合化的考量，了解煤礦開采區域的巖層結構，做好前期調研工作、實地考察工作。在支護之前查閱資料時，對地質條件資料進行補充，針對缺失不完整的部分，要進行現場的調研，在實際考察中采集信息，了解井下實際狀況，對水溫條件、地質條件、支護形式之間的匹配性進行分析，提高施工工藝效果。

要優化施工方案，對施工方案的科學性、合理性加強把握，詳細地做好材料規劃、設備規劃，對臨時支護的形式和具體的支護技術進行設計。支護施工中要明確施工的重點、難點、支護要點，排除安全風險，用人為的方式去調整風險問題。例如重視巷道開口這一關鍵的施工要點，在該環節加強支護管理、安全管理，防止出現后續的安全隱患，在前期的準備環節，要配備完善的設施設備，優化掘進工藝，提高支護技術水平，集中資源和力量優化支護效果，架棚支護頂板管理示意圖見圖2[6]。

圖2 架棚支護頂板管理

3.結論

綜上所述，在煤礦井下巷道掘進施工中，加強對頂板支護技術的應用優化，為企業的生產安全提供保障，不僅僅是為煤礦企業創造更高經濟效益的有效方法，而且有利于煤礦企業實現長遠穩定的發展。保證人員安全，優化社會口碑，提高煤礦開采的質量和經濟效益，助力煤礦行業的進一步長遠發展，在技術研究中，結合井下巷道掘進頂板支護的形式，提高支護效果。