中煤第一建设有限公司第四十九工程处056000
摘要：煤矿井下巷道掘进作业中，如果顶板支护不到位会造成巷道周边围岩出现一些问题，产生出不必要的质量和安全问题，严重影响煤矿井下巷道掘进作业进度。因此，专业化人员需要利用高质量顶板支护方式，有效准备各种支护材料、小型机械设备，合理安排施工作业人员，提升煤矿井下巷道掘进顶板支护技术应用水平。
关键词：煤矿；井下巷道掘进；顶板支护；措施
1.煤矿井下掘进巷道的支护形式
对顶板支护进行有效的管理和控制，是保证整个井下巷道掘进施工安全、顺利进行的关键。井下巷道的掘进施工是一个十分复杂的过程，需考虑多种因素，主要有地质构造、设备和工艺、掘进速度、施工速度和施工人员素质等多方面。目前，中国井下巷道掘进支护形式主要有三种类型，不同的企业应结合其实际情况进行合理选择。
a)棚式支护。矿用支护型钢主要分为工字钢和LT型钢两种类型。它们的抗压性能和韧性抗拉性能都要经得起实践检验。在选择巷道支架时，要考虑到其所承受的横向荷载及纵向推动力，必须保证所用支架在这两个方向上都能满足承载符合。另外，支架的可缩性也十分重要，尽量使得其滑移平稳且支护型钢的接触面积较大；
b)锚索锚杆支护。在煤炭井下巷道掘进顶板支护作业中，锚索支护与锚杆支护是重要方式。它们在操作中主要应用的构件有:锚索杆体、锚杆杆体、锚索托板、锚杆网等。其中，锚索托板主要功能是实现锚杆尾部、锚索与围岩有效接触，为整个锚索、锚杆应用提供一个预紧力，有效改善围岩应力状态，避免围岩出现离层、滑动问题。同时，锚杆网主要功能是实现锚索锚杆支护方式在围岩周边形成一个稳定的荷载，防止围岩发生变形问题，提高了煤炭开采作业质量，提升了煤矿的经济效益；
c)预留柱支护。预留煤柱支护方式主要是专业人员合理应用网络信息技术、计算机技术、人工智能技术大致确定预留煤柱宽度，并且进行支护埋深的科学测算，在水平原岩保持8到9MPa应力、在垂直原岩保持14到15MPa应力，应用高强度支护材料提升预留煤柱支护质量，保障煤矿生产作业安全。
2.掘进巷道顶板支护技术应用过程中遇到的问题
2.1岩层位移带来的结构不稳
众所周知，井下的采煤环境与地面采煤场有着很大的不同。首先，巷道内岩壁和顶板所依靠和支撑的岩层结构情况复杂，结构也并不坚固。在遭遇大的外力破坏或者地质灾害冲击时，极易发生位移甚至坍塌，掘进巷道内更是如此。因为巷道往往要经过多个类型的岩层区域，不同区域的岩层结构各不相同，交界处发生断裂的可能性要远远高于其它各处。处于这些位置的顶板支护即使再坚固也无法抵挡住反复的冲击，最终产生多次加固也无法回到最佳状态的现象。
2.2地下水渗透带来的裂缝和崩塌
除了岩层本身结构的变化，地下水的渗透对顶板支护的破坏也不可忽视。因为岩层在巷道掘进过程中不可避免地会受到破坏，岩层中的地下水会从被破坏的岩层中不断渗出，因而巷道在地下水水压的作用下或产生变形，让支护结构弯曲移位。顶板也会因为地下水的渗漏腐蚀而脱落甚至整块顶板彻底垮塌，造成冒顶事故。这些意外是目前的顶板支护技术所无法控制的。
以上两种问题，究其产生原因无外乎是因为开采区地层结构和支护结构本身不过关造成的。众所周知，一般的煤矿开采巷道都处于当地地层结构的的最底部，受到褶皱、断裂、错位的影响较大。特别是大跨度掘进巷道，更是要横跨拥有不同地质结构的地层带。受到的地质影响自然比一般巷道更大。而且目前的支护技术还只能应用于一般长度的巷道支护之中，对于多地质条件的的掘进巷道，相关技术还并不成熟。这也是造成上述问题的主要原因。
3.加强煤炭井下巷道掘进顶板支护控制技术应用方法
3.1开展支护作业有效准备
在支护作业施工前期，需要做好支护准备工作。具体来讲，第一，专业化支护人员需要依据巷道掘进施工设计图纸，明确支护作业材料的尺寸、数量，选取的掘进方式与作业人员组织方式。比如:有关方面的支护作业人员需要严格依照国家有关方面规定，支护作业操作程序来开展工作。第二，支护作业人员在充分了解到煤矿井下巷道掘进地质构造条件、巷道围岩力学性质、矿井矿压资料，最终明确作业方式，保障作业支护质量和安全。比如:在巷道中选取合适位置开展巷道开口掘进作业、巷道冒顶处理施工等，提前进行施工作业方案的技术规划。
3.2加强支架强度
支护作业人员需要加强支护强度，最终提升煤矿井下巷道掘进顶板支护技术应用能力。由于矿井作业具有复杂的地质特征，需要有关方面人员有效处理好巷道变形、位移等问题。因此，专业化支护作业人员需要选取刚性材料、应用柔性支护结构，提升整个巷道支护水平。应用这样的方式可以在最大程度上保持巷道空间的完整性，有效缓解巷道变形与位移的情况，降低今后返修率。
3.3提升掘进工艺加大设备投入
巷道掘进支护作业人员应用新型技术工艺，加大设备方面投入力度可以有效提升支护能力，保障煤炭资源开采的效率。原因在于，科学技术水平的发展使得采煤方式中大量应用自动化技术、人工智能技术、保障开采作业的精密化。因此，第一，支护作业人员需要提升掘进工艺应用水平。针对地质条件良好的煤矿井下可以运用综合巷道机械掘进法，保持掘进机身低矮、具有良好破岩能力、整机结构紧凑，提升作业水平。针对具有大断面特点的煤层可以运用连续性采煤机开展掘进，应用高强度材料形成优质支护结构。第二，需要投入一定资金、加大设备投入力度。比如:在整个大断面煤层掘进中，可以选用TBM掘进机、盾构机，凿岩台车开展高质量煤矿井下巷道掘进顶板支护。
3.4加强软岩巷道掘进顶板支护的措施
一是在巷道过断面过程中，需要体现进行顶板处理，例如利用在顶板写上面安装锚杆或注浆等方法来提高顶板岩石强度，使岩体承载力提升，保障顶板稳定性，完成顶板控制的目的；二是如果破碎顶板循环进尺较大，应缩短循环进尺，将一次巷道改变为二次巷道，有利于顶板控制；三是保证巷道工程质量，防止出现巷道进行二次返修影响顶板安全；四是强化工程质量管理，落实工程质量终身责任制，并按时对工程质量进行检查，及时发现安全隐患；五是对于特殊岩层巷道，可采用不同的措施，如：破碎岩层注浆等。
结论
综上所述，为保障煤矿生产作业质量和安全，有关人员需要应用好煤矿井下巷道掘进顶板支护技术，改善围岩应力状态，保持型钢稳定受力，依据巷道掘进施工设计图纸，明确支护作业材料的尺寸、数量，选取刚性材料、应用柔性支护结构，选取TBM掘进机、盾构机，凿岩台车开展高质量支护作业，提升支护水平，保障煤矿作业质量和安全，实现煤矿企业良好效益和价值。
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