煤矿井下巷道掘进顶板支护技术探究

工业工程与技术　２０１４．Ｎ０．０１　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｅｎａｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

煤矿井下巷道掘进顶板支护探析　

刘来运　（平煤股份八矿，河南平顶山４６７０９９）　摘要：煤矿生产活动中事故率较高，而巷道顶板事故是其中比较典型的事故类型，顶板支护的实际效果将直接体现在掘进速　度和坑道安全的保障效果上。本文通过分析煤矿井下巷道顶板支护的发展现状．重点阐述了有效的顶板支护的管理途径　关键词：煤矿井下巷道：巷道掘进：顶板支护　中图分类号：ＴＤ文献标识码：Ａ文章编号：１００３—５１６８（２０１４）０１—００４７—０１　１典型的巷道掘进顶板支护方式　根据巷道掘进顶板的使用规模和支护位置等实际工作因　素，可以将巷道掘进顶板支护分为以下几种典型的方式　（１）采用矿用支护型钢的支护形式。通常来说，矿用支护型　钢主要包括Ｕ型钢和工字钢等，这种钢的独特形状和力学机械　性能，使得它们在圆形、半圆形和椭圆拱形的巷道中得到了广泛　的使用，由于巷道顶板支护需要承受较大的动载荷的冲击和疲劳　磨损，因此矿用巷道支护钢在韧性、抗压能力、抗拉能力和抗剪切　能力上的要求较高。与此同时，巷道在具体的使用过程中．由于矿　层地质构造的变化和掘进切面的变化使得巷道在两个方向上的　位移较大，这就需要支护架本身具备较好的承载能力。矿用钢的　抗弯截面模量必须达到一定的标准，同时考虑到巷道支护的整体　滑移和定位的要求，对于矿用钢在锁紧和滑移的具体性能参数也　有一定的规定，顶板支护模块之间的接触面积要大、接触面平整　且要受力均匀。　（２）采用伸缩性能突出的支架。金属支架相较于其他材料　的支架，在承载能力上往往具有突出的优势．而这种承载能力又　主要体现在工作承载和极限承载能力上．由于巷道内部的具体　构造和矿层的地质活动，使得在巷道顶板支护中经常出现应力　集中的现象，这时一旦支护板件模块弹性偏差，就会造成局部承　载过大，严重时甚至会出现支护板件垮塌的现象。因此．具备优　良伸缩性能的支护支架就有了良好的应用前景，通过支护支架　的伸缩动作，可以吸收局部地区甚至是顶板支护整体的应变能，　这一过程中展现出来的承载能力就是支架的实际承载能力　而　在极限工况，诸如瞬时冲击或者巨大载荷作用下的支架表现出　来的承载能力．就是极限承载能力，支架超过极限承载能力的结　果就是支护支架出现塑性变形。一般来说极限承载能力是要超　过实际承载能力的，但是两者不能相差过大，这样会对支架材料　造成严重的疲劳磨损的风险，也降低的支架的使用效率。　（３）采用预设煤柱的顶板支护方式。在传统的采煤作业当　中，巷道的本身必须具备以下三种功能，即：坑道支撑保护、人员　行进通道和煤炭运输通道，而且还要包括矿区内的通风和瓦斯　收集管理等．因此在巷道顶板支护的铺设之处，往往会预先埋下　具有一定宽度的煤柱，使得巷道上方的运输层和巷道下方的通　风层彼此保持一定的距离，避免两者直接发生应力传递。这一技　术的运用已经具备较长的历史，其作用更是在通风和排水上展　露无遗。当然预设煤柱的弊端也是十分明显的在日常的采煤作　业中，煤柱的损失十分巨大，需要矿区花费巨大的保养和维护成　本，大大加重了巷道整体的维修难度和维修力度，而且一旦巷道　煤柱的安放和排列未能使应力均匀布置的话，就会使局部的煤　柱受力过载，进而使整个巷道都有垮塌的风险，因此，使用这种　方式要承担巨大的安全风险　（４）采用锚杆支护的方式。这种方式是最为常见的煤矿巷　道顶板支护的做法，通过锚杆支护可以最大限度地保障巷道整　体的承载能力，保障巷道的整体安全，而且可以更便捷地布置运　输巷道层，可谓是一举多得。常见的锚杆支护需要用到的构件主　要有锚杆体、托板、加固凝剂、钢带和保护网，通过紧固螺钉，将　锚杆的承载压力分散给构件体全身，进而扩散到整个岩层，加大　锚杆的承载能力，在托板的作用下可以使岩层的变形为最小，达　到防止岩层破裂垮落的实际作用。　２煤矿井下巷道掘进过程中顶板支护的常见问题　主要会包括以下几个方面，其一是矿区岩层的影响．一旦　岩层的整体稳定性偏差，就会加大顶板支护的难度．岩层的变形　一旦增大，甚至会破坏整个巷道的结构：其二是巷道顶板的固定　问题，这多是由于复杂多变的坑道形状．加大了顶板铺设的难　度，使得在局部地区会出现应力集中的现象，增加了安全隐患。　可见，顶板支护的影响因素主要是集中在煤矿矿区的地质构造　条件、顶板支护的铺设工艺这两点上，从这些角度出发可以较好　地解决顶板支护现存的一些问题。　３强化煤矿井下巷道掘进顶板支护的管理　（１）提升支护技术，提高顶板支护的承载能力。制定相适应　的顶板支护的施工方案，提出具体的支护方式选择方案、巷道掘　进的配套方案和巷道开ＬＩ的预留方案等，提前计划好巷道支护　的材料、数量和具体尺寸，明确支护操作规范，提升整体的支护　技术水平。在支护层的安装过程中要始终以保障支护层的承载　能力为核心要求，尽量保障支护模块之间具备较大的接触面、接　触面平整对齐，支护体尽量架构在实心岩层之上。　（２）加大安全生产的教育力度。煤矿生产安全第一，这就要　求矿区要始终不能松懈安全教育，尤其是在井下巷道掘进顶板支　护这一技术环节，首先要明确顶板支护的实际操作规范．将操作　标准逐步细化，并且制定相应的检查制度，注重验收工作：其次要　组建专职的监督审核机构，认真考核实际的支护作业的质量，及　时反馈可能存在风险的操作细节；最后要开展全方位的操作技能　培训和安全生产专业讲座，提升员工的安全意识和技术操作水　平，最大限度地降低由于支护操作不当所带来的安全生产隐患。　（３）提高新技术和新工艺的普及力度。煤炭开采的机械化、　自动化和智能化将会是未来采煤技术的发展趋势，矿区必须将　发展的眼光集中在这几点上。针对当前支护技术的发展现状和　发展趋势，以及煤矿井下巷道掘进顶板支护铺设工艺的发展，逐　步吸纳能够有效应用于自身矿区的新技术和新工艺，扩大以大　型综合挖掘系统为代表的新设备的使用范围，对于大断面层的　掘进巷道的顶板支护可以采用连续掘进技术．这大大降低了顶　板支护的铺设难度和施工难度，对于小断面的顶板支护可以采　用凿岩台车实现定位的自动化操作。　参考文献：　［１］郭中平．关于软岩矿井巷道掘进顶板支护的探索［Ｊ］．＿ｒ－，＿ｌｋ　工程与技术．２００８（２）．　

煤矿井下巷道掘进托顶煤施工支护技术

摘要：煤矿井下巷道掘进施工是煤炭资源开采中重要的施工环节，具有难度大、安全要求高、隐患突出等特点。在过断层和岩巷石门揭煤时会出现托顶煤施工情况，为了保证掘进施工的质量和安全，需要采用加强支护措施，用锚杆、锚索等装置配合施工。本文主要分析和探讨煤矿井下巷道掘进托顶煤施工支护技术及应用，希望可以为提高井下巷道掘进质量和安全提供一些参考。

关键词：煤矿；井下巷道；掘进；托顶煤；支护技术

引言：需要用到托顶煤施工的情况通常有两种，一种是煤矿井下巷道掘进遇到了断层，需要通过托顶煤施工的方式来进入正常煤层，另一种是岩巷石门揭煤，这种煤层位于巷道上方，需要通过托顶煤施工的方式进行开采。在煤矿井下巷道掘进过程中，托顶煤施工是一种难度、隐患非常突出的工程，支护工作处理不佳很有可能导致巷道安全事故，影响煤炭的开采质量和效率。

1.影响煤矿井下巷道掘进稳定性的因素分析

1.1 井下地质条件

在煤矿进行井下巷道掘进施工时，井下地质条件是影响巷道稳定性、决定巷道支护方式的重要因素。如果井下巷道掘进时，岩层存在诸如断层、褶曲、陷落柱、顶板破碎带等地质问题，区队必须放慢掘进速度，采取超前支护或边掘进边支护的方式来提高掘进的安全性和巷道的稳定性。因为断层、褶曲等地质问题会容易导致掘进质量问题、顶板破碎问题、坍塌问题，所以，区队掘进过程中必须充分考虑到地质条件，做好掘进和支护处理工作。

1.2 掘进和支护施工工艺

在煤矿井下巷道掘进施工过程中，施工人员主要运用的掘进方法为钻爆法等，支护方法主要为锚网喷支护、顶板加固等。任何一项施工工艺的选择和使用都需要与煤矿井下巷道的实际情况进行匹配，尽可能避免会对井下巷道围岩形成破坏和伤害的施工工艺，提高井下巷道的质量和安全。在实际施工过程中，施工人员的装药量、打眼位置、打眼深度、施工速度等都是影响掘进施工质量、支护质量的重要因素，必须做好相应的风险应对准备，避免给巷道带来更大的风险。

当代化工研究Modern Chemical Research992019 • 10技术应用与研究

煤矿井下巷道掘进顶板支护 技术的 应用

*闫志斌(阳煤集团寺家庄公司山西045300)

摘要：煤矿井下巷道餉掘进工程既庞大又复杂，难度系数偏大.在对煤矿井下巷道进行掘进的过程中，需要运用较为精湛丝技术和机械 设备，并且根据煤矿井下时现场情况合理调节巷道掘进工程进度.但是煤矿井下巷道掘进中必须使用顶板支护技术，这项技术应用于工程 施工过程中可以更好地提高巷道掘进效率，确保施工工作的安全性.本文从当下煤矿井下巷道掘进的三种形式出发，之后分析了出现顶板 支护不够稳固的原因，然后探讨研究了如何让顶板支护技术更好地发挥作用，从而有效地应用于煤矿井下巷道掘进的工作当中.关键词：煤矿矿井；掘进工程；支护；技术应用中阖分类号：TD 文献标识码：AApplication of Roof Support Technology in Underground Roadway Tunneling in Coal MineYan Zhibin(Yangmei Group Sijiazhuang Company, Shanxi, 045300)Abstract: The tunneling engineering of undergroundroadway in coal mine is huge and complex, and the difficulty coefficient is relatively large. In the tunneling process of underground coal mine, we need to use more exquisite technology and mechanical equipment, and adjust the tunneling progress reasonably according to the situation ofunderground coal mine. However; roof support technology must be used in the tunnelingprocess of underground roadway. This technology can better improve the efficiency of roadway tunneling and ensure the safety of construction. This paper starts from three types ofunderground roadway tunneling in coal mines, then analyses the reasonsfor the unstable roof support, and then discusses how to make the roofsupport technologyplay a better role in the work of underground roadway tunneling in coal mines, so as to effectively apply it to the work of underground roadway tunneling.Key words： coal mine； tunneling engineering； support^ technology application1. 目前煤矿井下巷道掘进采取的支护模式(1) 采用矿用支护型钢模式。煤矿井下巷道掘进施工 单位_般会采用矿用支护型钢模式来对顶板起到支护作用, 在选择使用什么类型的矿用支护型钢时，需要根据钢是否具 有较好的韧性以及抗拉性；还需要关注井下巷道里面支架的 横向承受强度和纵向的推力大小，所选择的支架不但要承受 住横向的压力还要承受纵向的推力；支护型钢在使用的过程 中需要思考支架本身可能具有收缩和伸展的功能。(2) 采用预留柱支护模式。以往煤矿井下巷道掘进中 预留柱的支护模式是普遍实行的。预留柱支护模式是指预先 保留一段在上下区段的中间部分。这样能够有效地对顶板进 行支护，因为风平巷可以不受较高的支撑压力影响。该模式 是支护模式中最基础的，同时还能够适用于不同的巷道支护 工作。然而该项模式的实施成本较高，维护的费用也较大。(3) 采用可缩性支架模式。可缩性支架模式是用金属 一类具备收缩能力的支架来承载横向和纵向的压力。相关数 据显示，可缩性支架的承载能力受到多方面影响，包括支架 的整体情况和各个零部件的连接情况。对一个支架的承载能 力的分析，需要观察支架会不会出现变形的现象。通常情况 下，支架的最大承载能力和真实的承载能力是不一致的，对 比了两者的数据之后，就可以了解可缩性支架的具体工作状 态，客观的评价可缩性支架的承载作用。2. 煤矿井下巷道掘进顶板支护缺乏稳固性的原因(1)煤矿井下的地质环境恶劣。影响煤矿进行巷道的 顶板支护有效发挥作用的因素之一是煤矿井下的地质环境条 件。煤矿节理及层理的发育情况和巷道的围岩褶曲结构特点 对煤矿井下顶板支护有着密切关联。如果煤矿井下地质环境 良好，就不需要放太多的支架于巷道内，也就可以提高采煤的 工作效率。但是煤矿井下的地质环境恶劣就会使用更好地顶板 支架，也就造成了采煤工作效率地下的速度。因为煤矿井下地 质环境较为恶劣，经常会发生煤矿井下顶板坍塌的现象，严重 威胁了施工人员的生命安全，还不利于施工工作的有序开展。(2)施工工艺的干扰。由于煤矿井下巷道的掘进工作 需要使用到钻爆法的掘进方法，而且顶板的支护需要加强锚 喷支护工作，这和之前的砌喧支护技术相比较会发现前者提 高了掘进的速度并保障了巷道的稳固。但是在实际的施工过 程中，锚网喷支护工作的质量不高，会受到多种因素影响， 比如炮眼的位置和火药装填的数量，如果工作人员不能正确 计算和定位就会造成很多的安全事故。另外，因为煤矿井下 的矿道是比较集中紧密的，很容易造成紧挨着的两条矿道一 起进行煤矿的挖掘工作，这就会对煤矿岩体产生不利影响， 给施工工作带来更大的难度和压力。3.探讨和分析煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的应用⑴增強支架强度刚开始进行煤矿井下的挖掘工作时，会出现巷道位置 偏离的情况。所以，要选择合适的顶板支护模式，最好选择 柔韧性较强的支护模式，并且还要具备较强的支护结构，这 样才能有利于井下巷道内的安全和完整，还能减少后续对巷 道的修理和维护工作。另外，做好围岩的让压和释压工作不 仅可以提高巷道的稳定性能，还能保证增强顶板支护作用。⑵靳兴巷3OE进合理的有机结合 新兴的巷道掘进技术需要同合理的施工技术有机结合， 根据巷道的不同地质特点采取相应的掘进技术。巷道内断层 面积较大应该应用连续的掘进技术，

煤矿井下巷道掘进顶板支护技术分析

【摘要】井下开采是当前煤矿开采的主要形式，随着开采进程的推进，巷道掘进必不可少，是煤矿井下开采时非常重要的一项工程。在巷道掘进期间，顶板支护技术至关重要。本文中，首先阐述了煤矿井下巷道掘进顶板支护方式，然后分析了支护技术的不足之处，最后重点探讨了煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的强化措施，希望能够为今后相关问题的研究提供一定的参考依据。

【关键词】煤矿井；巷道掘进；顶板支护技术

煤矿开采过程中，巷道掘进是一项复杂的工作，实施起来具有较高的难度，因而质量控制也成为难点。巷道掘进过程中，需要使用到顶板支护技术，顶板支护技术作为巷道掘进的必备技术之一，在实施的过程中必须要保证施工工艺的合理性。顶板支护技术得到有效控制，煤矿井下开采才能够顺利进行，开采过程中的安全性也将的到保证，从而促进煤矿企业健康稳定发展。

一、煤矿井下巷道掘进的支护形式

（一）锚杆支护

在对井下的顶板进行支护时，最常用的一种方法是锚杆支护，在具体施工过程中能够保证工作性能，并且能够给企业带来一定的收益。钢带、锚杆以及托盘是锚杆支护的主要零件，承载能力主要是钢带进行提供的，延伸能力主要是锚杆进行提供的，托盘的作用是连接，这些构件共同组成了锚杆支护，并且使其具有一定的支护效果。

（二）型钢支护

煤矿隧道支护过程中使用的铸钢为工字钢和工字钢，应根据实际的地面支护需求选择合适的钢种。型钢支架通常以椭圆形，半圆形拱形和圆形横截面的形式用于公路支架。如果常用的支护钢具有良好的韧性，剪切强度，抗压强度和拉伸性能，则可以适应恶劣的地下巷道支护环境。在实际的支护过程中，道路支护主要抵抗纵向推力和各种侧向载荷，因此，为了给道路提供足够的支护，钢型材必须在这两个方向上都具有良好的承载能力。地下通道中使用的支撑段的横截面形状受地层荷载作用下挠曲段模量的影响。型钢支护的承载能力和弯曲截面模量越近，钢型材的总承载能力就越高。几何形状也会影响型钢支架的收缩性能，因此承载能力会根据型钢的形状而变化。锁定支撑钢的形状并使其滑动时，应坚持滑动所需的最大接触面面积，并且应始终将力保持在最佳状态。