煤矿井下巷道掘进顶板支护研究

鄢 耀

(平顶山天安煤业九矿有限责任公司，河南 平顶山 467099)

在煤矿的井下掘进巷道的过程中，对顶板要进行有效的管理，只有这样，才能确保安全生产工作的顺利进行。因为，在矿井的巷道开掘之后，生产的应力会重新进行的分布［1］，此时，要是不及时的进行支护，巷道的围岩就极易发生位移、变形甚至破坏。对煤矿企业来说，巷道掘进工作是一项复杂的系统工程，在这一过程中，不但要对掘进速度和矿区地质构造以及掘进设备和施工工艺的选择，以及施工组织管理和员工整体素质提升进行重点关注，还应通过超前的地质探测技术和不断的掘进设备革新，提高巷道的掘进速度，以此保证巷道的快速掘进。基于此，本文对煤矿井下巷道掘进顶板支护问题进行了系统的研究，分析了掘进巷道的支护形式，并讨论了巷道掘进工作面顶板技术管理的途径。

1 掘进巷道的支护形式

1.1 矿用支护型钢

煤矿的矿用支护型钢通常包括U 形钢和工字钢两种类型，这种矿用支护型钢一般用在圆形、半圆拱形与椭圆形的巷道断面等方面。通常矿用支护型钢的韧性十分好，而且矿用支护型钢还具有十分高的抗拉、抗压与抗剪强度的功能。因为使用环境十分恶劣，而且使用条件非常复杂，所以，矿用支护型钢的性能要求十分高。而巷道的支架需要承担横向载荷与纵向推动力，因此，巷道支架两个方向上均需要具备足够的承载负荷能力，而矿用支护型钢断面的集合参数受抗弯截面模量的影响，抗弯截面模量需要和巷道支架的承载负荷能力的相应数值相接近。除此之外，矿用支护型钢的集合形状取决于支架的可缩性能。因此，矿用支护型钢的集合形状在锁紧与滑移之时，需要满足矿用支护型钢接触面的面积要大、滑移需平稳以及受力状况俱佳的要求。

1.2 可缩性支架

通常金属支架的承载负荷能力是指实际承载能力与极限承载能力两个方面。煤矿的可缩性支架在收缩过程中反映出来的承载能力指的就是实际承载能力，而实际承载能力受到连接件与支架的工作状况的影响。煤矿的可缩性支架在刚性过程中反映出来的最大承载能力指的就是极限承载能力，而极限承载能力是否达标取决于是否会出现塑性变形。通常情况下，当极限承载能力高于实际承载能力，此时，可缩性支架最良好的状态就是实际承载能力和极限承载能力相差不大［2］。

1.3 预留煤柱支护

所谓预留煤柱是指一种传统的巷道支护形式。因为巷道的上区段是运输平巷，下区段是回风平巷，因此在上区段和下区段之间预先留出一定宽度的煤柱，让回风平巷躲开支撑压力的峰值区域。通常预留煤柱支护技术十分简便，同时还有利于通风与排水。然而预留煤柱支护也存在一定的不足［3］，由于预留煤柱支护的支护费十分高，当煤柱的损失较大时，这时巷道的维护十分困难。倘若煤柱的支撑压力输送到底部时，就会对临近巷道的稳定及其临近煤层的开采产生一定的不利影响，同时也会成为冲击地压的安全潜在隐患。

2 加强掘进工作面顶板技术管理的措施

2.1 做好施工前期技术准备

在做好施工前期技术准备时需要做到以下几个方面:首先是支护方式的选择需要按照巷道围岩的性质、松动圈与矿压观测资料展开，要按照井下现场实际选择相应的支护方式与材料规格。煤矿的掘进工作面巷道开口、处理冒顶以及掘进刷扩卧底等重要地点施工，需要提出具有针对性的安全技术办法。其次是掘进施工按设计进行，在没有设计的情况下不许施工［4］。在开工前要开展编制作业规程与施工措施地工作，同时通过考试的方式让施工人员与管理人员认真执行。再次是作业规程一定要明确规定临时支护的形式、材料尺寸、数量以及支设方式等方面。在具体施工过程要严格执行作业规程。最后是要在掘进队配备技术员同时建立技术档案。

2.2 强化安全教育培训，提高职工素质

首先是开展全员安全教育培训活动，以区队作为培训的主体，合理利用班前会时间，通过每日一题、每周一案以及每月一考的学习方式开展安全教育，同时要严格考核使工人真正理解所学内容。其次是要开展岗前培训与实际演练，要成建制地组织采掘队伍进行轮训。工人要认真贯彻作业规程，要熟悉顶板管理常识与工程质量标准，真正做到应知应会，达到考核合格就可以上岗。最后是开展职业技能鉴定培训与技术比武方式。要从班组抓起，不断选拔技术能手积极参加技术比武项目。要不断坚持开展导师带徒活动，积极鼓励老工人带徒弟的主动性。

2.3 加大综掘新装备新工艺投入力度

煤矿掘进面必须要采用机械化作业，而巷道支护需要使用锚网与锚索可缩性支架支护。通常煤巷掘进施工要推广运用综掘机，而岩巷掘进推广光面进行爆破，这样能够降低对煤岩整体性破坏。而掘进工程质量一定要达到安全质量标准化要求，真正做到一次成巷的效果。

3 结束语

煤矿的巷道支护是施工的一个非常重要环节，如果能够正确及时支护，巷道掘进工作才可以正常开展。所以，选择较为合理的支护型式有着非常重要的意义。煤矿的巷道支护参数的合理选择将会影响到巷道支护效果与安全生产地进行。随着煤矿开采深度不断增加，煤矿的地质构造较为复杂，使得矿山压力不断增大，巷道顶板事故也在不断上升。由于受到煤层开采形成的应力相对集中的影响，使得回采巷道支护的选择与维护十分困难，应该进一步提高支护强度。

［1］李国留.煤矿掘进工作面顶板事故分析与防治［J］.安全质量，2012(4):162－163.

［2］高如林.浅析煤矿掘进巷道顶板事故预防措施［J］.中国高新技术企业，2013(7):123－124.

［3］翟党帅.井下巷道掘进时的顶板管理研究［J］.科技资讯，2012(2):167.

［4］唐辉明，晏鄂川，胡新丽.工程地质数值模拟的理论与方法［M］.武汉:中国地质大学出版社，2001.