煤矿巷道掘进施工及顶板支护技术研究

煤矿巷道掘进施工及顶板支护技术研究

王辉马飞涛

三门峡观音堂煤业公司  河南省三门峡市 472123

摘要：在煤矿开采效率与质量方面，巷道掘进与顶板支护技术为其中关键内容，故而煤矿企业在开采过程中应加大对其关注力度，从而在切实提升开采工作效率的同时，确保自身能够获得更高经济效益，并对此技术展开更深层次分析与研究，通过针对性措施为其应用合理性提供保障。

关键词：煤矿巷道掘进；顶板支护技术；应用

引言

煤矿的生产效率、经济效益和巷道掘进施工与支护技术有着紧密联系，只有保证巷道掘进施工与顶板支护技术质量，才能有效提高采掘效率。从当前发展状况来说，煤矿巷道掘进施工与顶板支护技术的发展不够成熟，仍旧存在一些问题，因此，煤矿企业需要结合实际情况不断地优化和改进，在确保安全的基础上提高综合效益，为煤炭行业长期稳定发展打好基础。

1煤矿巷道顶板支护技术原理

中国煤矿巷道顶板支护施工过程中比较常见的支护技术是锚杆支护技术，在该技术的应用下，煤矿的生产效率和效益得到了提高。锚杆支护的重点是控制锚固区围岩的分离和裂缝，在施工过程中，围岩应具有一定的压力，这样围岩自身不会发生变形，同时减弱了对围岩的抻拉作用。在实际工程中，锚杆的支护刚度与支护质量密切相关，预应力的稳定性是确保施工顺利展开的前提，需要综合考虑实际情况进行采煤工作。受高预应力影响，施工人员需要关注围岩强度。锚杆预应力的扩散极大地影响着支护的效果，操作员必须配合使用钢带、金属网和其他部件。

2煤矿巷道掘进与顶板支护影响因素

2.1掘进影响因素

1）自然因素影响。在煤矿巷道掘进施工过程中，自然因素为其主要影响，此因素影响主要可分为瓦斯爆炸与地质构造两种。其中，瓦斯爆炸泛指在巷道掘进至构造较为复杂的煤系地层时所引发瓦斯突涌问题，此问题会导致巷道瓦斯浓度在短时间内快速增加，从而对井下施工人员健康与生命安全造成威胁，同时也会为巷道施工埋下一定安全隐患，对于施工进度有着严重影响。在通常情况下，大部分煤矿企业会通过降低掘进工作面与回风风流等措施降低瓦斯浓度，从而有效避免瓦斯爆炸现象发生[1]。而在地质构造影响方面，其主要为在掘进巷道时，掘进工作面煤岩硬度、围岩机理、褶曲构造等方面较为复杂，对掘进施工造成一定影响。在一般情况中，煤矿企业在遭遇复杂地质环境与褶曲断层时，施工人员会对施工进度加以合理控制，此方式能够有效避免顶板发生碎裂现象以及冒顶等相关安全事故。

2）人为因素影响。在巷道掘进施工过程中，不论是井下施工人员，亦或管理与操作人员，皆需进行沟通交底工作，否则一旦发生施工问题便会令掘进进度受到严重影响。这对于相关工作人员综合素养与能力提出更高要求，而对于煤矿企业而言，也需针对相关人员开展定期培训活动，使其综合素养与职业能力能够得到有效提升，从而确保掘进工作所受人为因素影响降至最低。

2.2现存支护问题

在矿井巷道掘进中，支护技术运用会受到施工工艺极大影响。目前，在大部分矿井巷道施工中，普遍采用钻孔爆破法，此方法具有较高施工效率。但若在使用过程中出现操作不当现象，极有可能会导致支护顶板的稳定性受到严重影响，导致塌方问题，造成巨大损失和人员伤亡。

3煤矿巷道掘进施工及顶板支护技术分析

3.1锚杆支护技术

锚杆支护技术应用非常广泛，其主要构件有锚具、钢带、托盘、承压板等，具有一定的抗拉性能、抗剪性能。巷道表面容易受到外部压力的影响或与巷道岩体接触，锚杆托盘不但有效地解决了围岩离层问题，而且有效地缓解了围岩节理裂缝，控制了围岩节理结构面的滑移，减少了安全隐患。同时锚杆支护方法可以很好地改善巷道结构，其支撑面与巷道表面相接，可解决围岩塌方问题。锚杆支护技术因其操作简单、施工速度快而深受施工人员的青睐。

3.2临时支护技术

在进行煤矿巷道支护作业时，一般会采用支柱进行支护，在支护的过程中，相关人员除了要对巷道顶板和围岩的实际情况进行充分了解，还需要掌握支柱整体结构和各种支护设备结构。现阶段，大多数煤矿企业还没有对巷道支护工作中支护设备、支柱设施以及巷道顶板围岩的适用性进行全面的总结和分析。所以，需要改进和优化临时支护期间使用的支护技术和设备，充分了解和研究临时支护，建立力学分析模型，分析设置的支柱参数，确保支柱对顶板围岩有良好的支护效果。

3.3锚喷支护技术

锚喷支护是一种常用的支护技术，其应用效果主要取决于可伸缩支护结构。在应用该技术时，应综合考虑支架变形问题和支架承受范围，一旦顶板的压力超过可伸缩支架的最大承受能力，那么整个支护结构将存在很大的安全隐患，带来一系列安全问题。在应用锚喷支护技术时，需要充分考虑上述问题，确定支护的承载强度，并根据相关测量数据进行施工。锚喷支护技术的应用效果受连接器工作状态和支护总体结构的影响，施工中采用该技术时，应时刻注意其具体情况，以防止支护结构在使用过程中发生微小变化，影响整体支护效果。

3.4棚式支护技术

在煤矿巷道施工和开采过程中一般会用到棚式支护技术，该支护技术用到的主要材料有混凝土、木材、钢筋等，这种支护技术的优势是操作简单、稳定性较高，并且需要企业投入的成本相对较低，能够灵活运用，其缺点是被动性较强。

4改进煤矿巷道掘进支护技术的对策

4.1加强顶板支护安全管理

严格执行安全管理制度是提高支护效果的手段之一，加强对全体施工人员的培训和管理，把支护安全管理放在煤矿巷道掘进工作的重要位置，使全体人员更加重视，检查培训内容，并且制定合理的考核机制，针对考核结果进行奖罚，从而很好地完善支护工作的安全管理制度。同时需要组建专业的监督和管理队伍负责采购支护工具，及时检查采购的支护工具，发现问题及时更换，解决质量问题。这些都是提高煤矿掘进施工的质量和支护工作安全性的有效措施。

4.2重视地质勘探管理

地质因素直接影响巷道掘进施工与顶板支护效果，煤矿水文地质条件、地质构造、瓦斯浓度及其他有毒有害气体可能会对掘进施工、支护工作产生不良影响，煤矿企业在施工前期，需要积极、科学、合理地进行地质勘察和管理。同时，煤矿企业应聘请专业地质勘察项目组，利用科学的勘察技术了解矿区的地质构造，获得具有参考价值、精确度高的数据，帮助掘进、支护施工队伍充分掌握地下信息，依据中国地质勘探技术的发展现状，有必要将三维地震综合勘探技术应用于煤矿矿井钻探辅助工作中，并在具体勘探工作中注意以下2个方面：1)设计勘探方案时需要结合煤矿的发展计划，严格按照煤矿的生产计划进行，避免勘测结果不符合实际要求，充分了解塌陷断层、无煤区、陷落柱等区域。2)应用勘探技术时注意主次顺序，防止同时使用多种勘探技术影响勘测结果。比如将地质钻探技术视为主要技术，可以探测煤储量、煤层厚度等，用其他勘探技术作为辅助技术，可以了解矿区的水文地质、断层等，使勘探数据更加全面。

结束语

任何一种生产经营活动皆需保证施工安全，尤其在煤矿掘进、支护等应用中更是如此，由于煤矿开采大部分工作是在地下进行，而且煤矿位置无法及时准确定位，为确保采矿作业有序开展，便需在煤矿中修建巷道，并将支护技术作为支撑，同时做好相应辅助工作，选取与实际工程地区具体条件相匹配的巷道掘进方法加以应用，从而使预期效果得以切实实现。

参考文献

[1]马帅.煤矿巷道掘进施工及顶板支护技术研究[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(21):180-181.

[2]张晓东.煤矿巷道掘进支护技术存在的问题及对策[J].当代化工研究,2021(11):89-90.

[3]魏如钢.探究煤矿巷道掘进施工及顶板支护技术[J].内蒙古煤炭经济,2021(10):39-40.

[4]李存敬.煤矿巷道掘进施工及顶板支护技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2021(02):58-59.