井下巷道掘进顶板支护技术

郑永峰

摘 要：在采矿行业中，巷道掘进施工时矿井建设的重要组成部分，巷道掘进施工质量将会直接影响到矿井建设质量，而顶板支护是巷道掘进的核心内容，顶板支护质量对巷道掘进施工以及整个矿井建设的质量具有直接影响，故巷道掘进顶板支护技术选择至关重要。本文基于此，重点分析巷道掘进的顶板支护形式，影响顶板支护稳定性的因素，分析井下巷道掘进顶板支护技术，并针对优化井下巷道掘进顶板支护技术提出几点建议，供相关人员参考、借鉴。

关键词：井下巷道;掘进施工;顶板支护

随着社会经济的发展，对能源的需求日益增加，采矿企业为了满足社会的需求，不断加大开采深度，导致井下作业环境日益复杂，既影响到开采作业的质量，也威胁到工作人员的人身安全。故在井下巷道掘进作业中，必须要确保顶板支护的稳定性和安全性，这样才能有效保障施工人员的人身安全。顶板支护的质量与安全与其形式和技术有着直接的联系，根据实际情况选择对应的支护形式和技術，可有效增强顶板的稳定性和强度。但是井下作业环境复杂，顶板支护很容易受到各种因素的影响，故井下巷道顶板支护技术的探索成为采矿行业必须要考虑的一个安全问题。

1 井下巷道掘进的顶板支护形式

1.1 矿用支护型钢

在煤矿井下巷道掘进支护中，矿用支护型钢比较常见，由于该支护性质具有良好的作用，可为巷道供强有力的支护，从而大幅度提升井下巷道作业的安全性。矿用支护型钢借助较强的抗拉能力和抗压能力，有效的保障基层定的整体性，保障巷道作业的安全性[1]。但是在实际应用中，必须要有合理的抗弯界面模量，重视几何形状，把控接触面面积，这样才能有效提升矿用支护型钢的支护效果。

1.2 锚杆支护

锚杆支护无论在采矿行业，还是在建筑行业，均得到广泛的应用。锚杆支护具有多样性的结构特征，结构不同作业不同，基础结构为锚固剂和网、拖板、钢带、锚杆杆体等。凭借着抗剪应力和抗拉力的特点，为顶板支护提供足够的承载力。在煤矿井下开采中，锚杆支护发挥着重大作用，大大保护了井下巷道掘进的安全，提高煤矿开采量。

1.3 可伸缩性支架

井下巷道掘进顶板支护中，可伸缩性支架是一种比较常见的支护形式，凭借着结构灵活的特点，得到广泛的应用。可伸缩性支架的应用必须要合理控制巷道的断面面积，这样才能最大化发挥其作用，提高井下巷道作业的工作效率和安全性。相比前两种支护类型，可伸缩性支架具有架设难度高的缺点，在承压能力上表现良好，但是在荷载能力上，表现比较差，特别是在极限承载能力的情况下，支护效果较差。

2 影响顶板支护稳定性的因素

2.1 施工工艺

在井下巷道掘进作业中，一般使用钻爆法，采取锚喷支护方式，使用该方式既能提高其稳定性，还能大大提高掘进速度。但是锚喷网支护的方式和质量很容易受到外界因素的影响，在放炮过程中很容易影响到巷道周围的岩体，并影响到顶板支护的质量。

2.2 井下地质环境

巷道围岩的构造对顶板支护的稳固性具有直接影响，如果围岩构造比较稳定，可以适当减少支架数量，还能从整体上提高开采的速度;如果围岩构造比较复杂，需要适当增加支架数量，还会大大降低开采速度，但是能大幅度保障工作人员的安全性。

3 井下巷道掘进顶板支护技术分析

3.1 提升巷道顶板的承载能力

在井下巷道掘进施工准备阶段时，首先要做好地质勘测工作，针对测量数据进行全面的分析和整理。然后对检测巷道周围岩石的耐磨性和抗压力，其目的是确保巷道施工环境的安全性，保障工作人员的安全，否则将会带来严重的经济损失。在施工技术选择上，必须要根据施工地区地质的实际情况，选择最为合适顶板支护技术，确保施工质量和环境的安全性。除此之外，还应针对施工安全问题，做好相应的安全防范措施，保障施工人员的人身安全，明确各岗位人员的职责，明确分工，责任到人。并对顶板支护技术方案进行分析、确认，确保支护方案能够顺利实施，并保证施工安全。

3.2 强化支架强度

人生安全是井下巷道顶板支护施工的第一原则，故在顶板支护技术选择时，选择具有刚性的支护结构。因为井下巷道支护工程具有风险性，且很容易受到人为操作不当和地质环境的影响，导致巷道出现变形和位移问题，影响到整个工程的质量。所以，在井下巷道掘进顶板支护中，必须要选择抗压能力强的顶板支护结构，可有效防止巷道出现变形和位移问题的发生，确保巷道结构的完整性，在后期的开采过程中也不需要对巷道进行维修，从而提高开采的工作效率。通常情况下，巷道顶板支护技术的使用，主要是增压和释压围岩，以此来增强支护结构的强度，从而达到最好的支护效果。

3.3 加强设备投入力度

在科学技术高速发展的背景下，巷道掘进技术设备得到大幅度改善，特别是一些体积偏小、破岩能力强、结构性能良好和功能强大的施工设备。目前常见的施工设备有悬臂式掘进机、单体锚杆钻机以及其他类型的设备。由于设备不同应用范围也不同，但是最为一项重要设备，可有效提升井下巷道掘进的技术水平，确保巷道掘进施工顺利进行。故在后期施工中可根据地质结构，选择对用的掘进设备，比如液压马达掘进设备，满足多种地质结构巷道掘进施工。

4 井下巷道掘进顶板支护技术的优化方法

4.1 技术准备

施工前的技术准备工作至关重要，特别是井下巷道掘进施工。在技术准备阶段中，需要充分考虑对应的问题，首先是支护施工材料的选择以及目前应用的材料，确认施工材料是否满足支护施工的相关要求和标准;接着对施工区域的岩层结果进行全面的调查和了解。然后对施工地区进行实地考察，因为施工前准备的材料不一定完整，且施工地区的地质环境比较复杂，实地考察能真实了解施工现场的地质情况和水文条件，从而制定科学有效的施工工艺。施工方案设计完成后需要对其进行优化，确保整个方案能够满足施工要求，特别是支护形式、临时支护形式以及材料设备都需要明确规定和设计。最后，重点确认支护施工的难点和重点，排除安全风险，针对施工难点邀请专业人员对其进行负责，从而降低施工风险。

4.2 支护施工的安全监管

由于井下巷道掘进施工环境比较复杂，在支护施工时很容易出现质量问题，故在支护施工过程中应加强监督和监管，从而保障支护施工的质量。首先，建立健全支护施工安全监督管理机制，目的是保障支护施工的安全性，提高施工效率。监管的目的是为了早期发现问题，做好全面的防范工作，不遗留任何安全隐患问题，故必须要重视监督检查，提高支护施工的安全性。在施工前对地质进行实地考察后，需要根据考察结果合理选择对应的支护技术，确保支护效果满足施工和生产的需要，从而提高开采企业的经济效益。最后，针对所有的施工人员进行教育、培训，一是为了让施工人员意识到施工质量的重要性，二是为了有效提高施工人员的专业技能和综合素质，另外，还应加强安全意识教育，并建立一支高水平、高素质的施工队伍。

4.3 完善施工工艺

在井下巷道掘进顶板支护中，无论是施工技术，还是施工工艺，都需要根据实际的水文条件和地质情况，选择最佳的施工技术和施工工艺。由于地质构造复杂多变，不同的施工技术能够达到不同的施工效果，如果地质构造良好，使用综合机械化掘进施工技术即可，该技术具有中心位置低、破岩水平高的优势。常见的设备有液压马达驱动装载机构和单体锚杆钻机与悬臂式掘进机的组合;如果地质构造比较脆弱，且巷道断面大，则使用连续采煤机掘进，常见的支护有伸缩支架进行支护，为了提升施工质量可以使用盾构机和综掘机。

5 结语

综上所述，井下巷道掘进顶板支护质量和效果与外界环境有着直接的影响，在施工过程中，应采取有效、合理的顶板支护技术，确保井下施工的安全性，提高企业的经济效益。另外，还需要进一步提高、完善顶板支护技术，促进开采行业的健康、持久发展。

参考文献：

[1]王作军.矿山工程井下巷道掘进顶板支护技术[J].商品与质量，2019（5）：158.