煤矿井下巷道掘进顶板支护技术分析刘二层

刘二层

摘要：随着近几年我国各行各业对煤炭能源需求量不断加大，煤矿企业采掘活动不断加大，造成了矿井内掘进工作面数量随之增加。目前我国掘进工作面在施工过程中一般采用传统锚（索）喷网联合支护形式，但矿井内地质构造及施工环境复杂，掘进巷道在施工过程中受上覆岩层及邻近采空区采动压力影响，掘进巷道支护工艺、支护技术以及支护质量还存在一些问题，严重影响着掘进巷道施工安全。根据国家煤矿安全监察局2012—2014年对我国煤矿发生顶板事故进行统计分析，发现90%以上的煤矿顶板事故是支护设计不合理、支护失效等造成的。

关键词：煤矿；井下巷道；顶板支护

引言

我国煤矿资源虽然总储存量较大，但是露天煤矿较少，90%以上为井下开采，所以煤矿巷道是煤矿运输的主要通道。煤矿掘进支护对巷道起着重要的支撑和保护功能。受煤矿地质条件的影响，巷道在挖掘过程中时常会引起巷道变形以及岩石膨胀等现象，破坏了巷道的原始状态，一定程度上加大了支护难度。所以，研究分析煤矿巷道掘进支护技术对于提高煤矿开采效率具有重要意义。

1煤矿掘进支护存在的问题

1.1支护技术不合理

（1）部分煤矿企业为节约成本，掘进巷道在支护时采用的支护材料不符合支护设计要求。如侏罗纪煤层硬度较高、对支护材料要求相对较低，而对于石炭二叠纪煤层，断层构造较多、地板破碎、煤层松软等，巷道对支护材料选取要求较高，煤矿企业未能根据实际生产情况，进行严格选择合适的支护材料。（2）设计部门在对掘进巷道支护设计时，未充分考虑施工巷道顶板围岩情况、巷道受压情况以及断层破碎带分布情况，造成设计盲目性大，对破碎顶板未采取合理有效的支护形式，从而加大了顶板维护难度，提高了煤矿顶板事故率。

1.2地质条件对支护技术的影响

随着科技的不断发展，煤矿开采力度的不断加深，现阶段，我国煤矿开采逐渐进入深井开采阶段，约一半以上矿井煤炭埋深已经超过千米。随着开采深度的不断增加其地质环境结构也变的愈发恶劣，致使煤矿掘进支护技术进入瓶颈。首先，由于煤矿开采深度的加大，煤层顶板岩性以及起拱围岩的应力都发生了显著变化；其次，伴随着地质条件构造的逐渐增多，巷道断层及大坡度巷道也越来越多；第三，煤矿掘进设备不够先进，当遇到硬度高的岩石时其破岩能力大大降低，切割速度明显下降，加大了设备的磨损程度。以上问题的发生，都制约着掘进支护工作的顺利开展，是引发工程出现问题的重要因素。

1.3支护设备落后

（1）目前煤矿炮掘巷道普遍采用风动锚索机进行顶板钻眼，而锚索机在钻眼过程中由于人为施工误差，钻眼角度、眼深存在一定误差，导致施工顶板支护时施工质量不佳，支护不合格率较高，同时在进行支护预紧时完全靠施工人员感觉进行，误差大，支护预计力不符合设计要求。（2）对于综合机械化掘进巷道，普遍采用悬臂式掘进机进行顶板支护，而悬臂式掘进机在掘进支护时对巷道空顶处无法超前支护。采用这种设备进行支护时支护效率及支护质量较差，而且很容易出现支护施工事故，无法满足支护需求。

2常见的煤矿巷道掘进顶板支护技术

2.1锚杆支护

锚杆支护主要由锚杆托板、锚杆杆体和网组成，其中托板是与围岩直接接触的部分，能够为支护设备提供一定的预紧力，并为围岩周围的结构进行一定的受力安全预警。托板还能为周围的岩体提供一定的支撑，防止巷道结构变形造成的安全问题。而锚杆主要提供整个结构的支撑力，是结构的重要组成部分。网主要是为围岩中的细小结构提供支持，防止碎石的脱落。

2.2矿用支护型钢

支护型钢具有很强的韧性，能够被塑造成各种形状，因此，在我国的应用十分广泛。支护型钢要适应复杂的煤矿生产环境，需要具备较强的稳定性。支护型钢是结构的整体集合，其中支架部分要具有良好的收缩性，保持支护型钢结构的稳定，并提供相应的支撑力。支架要有承担压力的能力，在井下巷道掘进过程中会产生来自上部土壤的压力和横向的压力，而支架需要承担相应的压力，保障支护型钢的原有结构稳定，为巷道提供相应的支撑。

3加强煤矿巷道掘进顶板支护技术的措施

3.1加强支护安全管理

（1）强化技术管理，煤矿企业要高度重视顶板管理工作，明确分管负责人和分管业务部门，配备足够的专业技术人员，健全完善有关规章制度，明确岗位责任。（2）加强矿井地质勘探和矿压观测工作，掌握煤层赋存情况、地质构造、顶底板岩性、煤岩物理力学参数和矿压显现规律，做好采区地质情况的预测预报工作，为顶板管理提供基础资料。（3）采用锚杆、锚索、锚喷支护的巷道，要加强对支护质量的检查，确保锚杆、锚索的材质、拉力和预紧力、喷层厚度和强度符合作业规程。要加强巷道顶底板移近量的观测工作，防止因锚杆、锚索支护质量问题引发巷道冒落。要加强对作业人员顶板管理知识的教育培训，增强防范顶板事故的意识和能力，严格执行敲帮问顶制度，严禁空顶作业。

3.2提高支护工具的质量，完善支护技术

煤矿企业在进行巷道掘进工作时，一方面要确保掘进的进度，还要保证施工的安全。因此，煤炭企业要提升使用设备的质量，并加大对设备的投入，增加设备维护的频率，延长设备的使用期限。井下巷道支护设备主要对施工中的巷道进行稳固，确保巷道施工环境的相对稳定，防止塌陷现象的发生。因此，支护设备的稳定性和抗压性是衡量支护设备的重要标准。企业在选择购买巷道支护设备时，要严格按照施工的标准和相关的安全制度选择高质量的支护工具，对支护材料的规格、大小、数量等进行反复的核查，确保巷道的使用状况达到施工的标准。

3.3选择合理支护形式

（1）对于顶板平整施工巷道可采用锚杆+锚索+金属网联+喷浆联合永久支护，可有效加强顶板围岩稳定性，采用喷浆可降低顶板破碎程度，提高顶板平整性。（2）对于破碎、软岩巷道顶板采用注射马丽散与催化剂混合液及施工撞楔超前支护，将破碎顶板维持稳定后再施工永久支护，从而进一步加强顶板围岩稳定。（3）在过断层带等地质构造时施工永久支护，对断层破碎带岩石加固稳定后再在施工巷道架设工字钢棚，从而进一步降低围岩变形；在施工永久支护时可适当缩短支护间、排距，选取的支护材料长度、直径必须符合支护设计要求。（4）掘进机掘进时，一般工作面空顶距离达3～5m，对于破碎顶板，容易造成大面积顶板垮落现象，而悬臂式掘进机无法实现空顶超前支护，可设计一套丝杠式前探超前支护对空顶处进行临时维护。这样可有效提高施工安全性，降低底板事故率。

结束语

煤矿掘进巷道在施工过程中必须确保顶板支护安全可靠，才能有效保证工作面安全施工。在实际生产过程中，由于受各种因素影响，掘进巷道支护存在很多问题，影响施工巷道安全生产，通过对当前煤矿掘进巷道支护存在的文题进行探讨，并提出了有效措施，为煤矿掘进支护提供有力参考依据，为加强顶板支护，保证施工安全奠定基础。在进行煤矿井下巷道掘进顶板支护工作时，煤矿企业要建立相应的施工标准，并在进一步提高施工技术的同时提高施工质量。

参考文献：

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