厚煤层巷道破碎顶板支护优化应用

左晓鹏

（山西汾西香源煤业有限责任公司， 山西 交城 030500）

引言

结合厚煤层巷道破碎顶板支护特点可以得知，通过采取科学的优化措施，不但可以显著提升支护效果，而且能够明显减小对顶板产生的负面影响，进一步降低厚煤层巷道破碎顶板支护成本。同时，采取合理的顶板支护优化措施，可以更好地提升掘进速度，避免顶板出现大面积的下沉。因此，本文重点分析了厚煤层巷道破碎顶板支护优化措施。

1 厚煤层巷道断面与工艺分析

第一，为了确保顶板自身的承载能力得到有效提升，减小对顶板产生的影响，针对巷道断面进行有效的优化特别重要。通过将煤矿巷道设计成半圆拱形，尺寸为4500 mm×3800 mm，高度是2300 mm，并采用综合性较强的设备进行掘进，可以取得较好成效。

第二，提前做好钻孔工作，设置3 排爆破孔，并在每排设置12 个爆破孔，爆破孔之间的距离为1 m、深度为1.3 m。

第三，为了进一步提高施工质量，在爆破施工之前，要求相关人员设置锚杆支护。设置15 根锚杆，并严格控制锚杆的埋设深度不超过1 m，相邻的两排采用交错支护设计方式。

第四，爆破施工完毕后，使用掘进机进行掘进施工。

第五，下部断面掘进施工完毕后，在上部断面部位填入适量的炸药，并采用串联方法，开展后续的爆破施工。全部的掘进施工结束后，作业人员需要及时将作业面浮煤清理干净，如果发现顶板出现破损，需要立即补充完整。

第六，煤矿巷道在爆破施工之前，要求相关人员科学设置警示牌，通过采取此种方法，能够有效保障施工人员的生命安全[1]。

2 巷道破碎顶板支护优化要点

2.1 施工技术要点

通过采用锚棚支护技术，可以取得良好的施工效果。锚棚支护主要由两部分组成，分别是钢棚和锚索，钢棚主要由棚腿与顶梁组成，在顶梁上部设置5 个圆形孔洞，圆孔的直径是40 mm，巷道施工完毕后，在巷道的两侧设置钢棚棚腿，棚腿长度是1.5 m，安装结束后，使用锚杆进行固定处理。

棚腿安装结束后，作业人员需要立即将顶梁插入棚腿之中，插入深度不宜小于100 m，并使用卡缆进行固定处理，确保预应力超出200 kN。在顶梁安装环节，要求顶梁和巷道拱形面之间的接触更加密实。钢棚安装结束后，还要使用专业设备开展钻孔作业，钻孔深度是8 m，总共需要设置5 个钻孔，钻孔和顶梁圆孔位置保持对应。

钻孔施工完毕后，作业人员还要在钻孔内部加入锚固剂，并合理设置锚索，通常来讲，锚索外漏长度不宜小于0.3 m，并使用长度为0.25 m 的工字钢梁对锚索进行固定处理，保证锚索的预紧力超出180 kN。同时，锚棚支护施工完毕后，还要采取同一种方法，针对第二架锚棚进行支护处理，锚棚之间的距离为1 m，两个相邻的锚棚顶梁使用20 根锚杆进行稳定连接，确保巷道的顶板结构更加稳定、安全。

2.2 锚棚支护技术要点

为了确保锚棚支护技术得到更好的运用，施工人员在具体的工作中，需要严格控制锚杆长度。如果采用常规的破碎顶板支护方式，通常需要采用5 根锚杆进行施工，并设置钢带与锚索，在后期的施工期间，需要对钢带与锚索进行加固处理。采用锚棚施工技术，能够减少钢带和锚索的使用，显著降低施工作业成本，同时，锚棚支护施工工艺流程更加简单，也能够显著缩短巷道的支护时间。

锚棚支护技术，主要指的是将钢棚与锚索有效结合，并对顶板进行科学支护。通过采取此种方法，可以确保单一锚杆所存在的缺陷得到更好弥补，确保顶板性质得到有效改善，防止顶板在后期使用过程中出现大面积破坏，真正达到提升顶板稳定性的目的[2]。

此外，锚棚支护技术不但可以应用到煤矿巷道破碎顶板施工当中，而且可以应用到其他作业面破坏顶板施工中，故应用范围较广泛。虽然此种施工工艺具备诸多优点，但是在具体施工过程中，也存在较多缺陷，具体如下：

第一，结合钢棚技术施工现状可以得知，其专业化水平较高，再加上钢棚的质量较大，故会对后期的支护效果产生较大影响。

第二，钢棚支护施工期间，通常需要投入较多劳动力，一架完整的钢棚一般需要4 个作业人员配合完成。

第三，钢棚施工完毕后的10 h 之内，要安排专业人员进行看护，重点观察钢棚是否出现倒塌迹象。若发现钢棚存在倒塌迹象，需要立即安排施工人员进行更换[3]。

2.3 安全措施分析

2.3.1 顶板破碎支护安全管控要点

针对顶板破碎来讲，通过采取短掘短支的施工方法，并结合具体情况，有效减少循环率，不断缩短空顶距，确保锚索和锚杆可以更好地跟进作业面，同时，在使用锚杆与锚索之前，还要对锚杆和锚索的质量、规格进行严格检查，确保锚杆与锚索的各项性能可以更好地满足施工要求。在实际施工过程中，严禁直接将支柱架在浮煤之上，并定期加大检查力度，针对锚杆和锚索采取抽查方法，如果发现问题，需要立即暂停施工，并采取有效的控制措施。

此外，在巷道掘进施工期间，通过采取超前锚杆进行有效的支护，避免在空顶下实施作业。巷道掘进期间，一旦顶板出现破碎，需要立即将锚杆间距缩小，同时适当加大检查力度。针对锚杆、锚索施工特点能够得知，通过采取定期检查的方法，可以确保锚杆支护效果得到更好控制。相关人员在实际工作中，还要加强分析，如果发现锚杆的稳定性下降，需要采取科学的应对方案，并科学控制锚杆与锚索之间的距离。当然，作业人员也要结合具体情况，对既有的施工方案内容进行优化，详细记录巷道与顶板数据变化情况，为后期的厚煤层巷道破碎顶板支护优化提供便利，以从根本上减少安全事故的发生[4]。

2.3.2 锚杆、锚索支护安全管控要点

每隔10 m 开展一次试验，作业人员通过使用螺纹锚杆与树脂固定剂，确保螺纹锚杆的预紧力可以满足规定标准要求。与此同时，相关作业人员还要对锚杆与锚索的锚固力进行检查，若发现最终的试验结果和设计数值差距较大，需要采取有效的调整措施。

针对煤底来讲，为了提升稳定性，需要对支柱深度进行检查，在实际检查过程中，如果巷道地质情况出现变化，相关人员要结合具体的变化情况，采取科学的防控措施，进而取得较好的防控效果[5]。

3 应用效果分析

第一，采取优化支护方式之后，运输顺槽已经掘进到位，巷道在过断层影响带破碎区域的顶板没有发生破碎，也没有出现冒落，煤壁片帮现象得到良好的控制。与此同时，破碎区域的顶板永久支护效率明显下降，使得巷道顶板的支护安全性、稳定性得到全面提升。

第二，巷道掘进施工后，要求相关人员进行密切的观察，针对破碎顶板支护优化14 d 之内，对顶板和两帮煤岩体的蠕动变化量进行调整；在14～25 d 之内，巷道围岩在支护作用下，能够达到应力平衡的状态，而顶板和两帮的变形量不断变小；25 d 之后，顶板和巷帮围岩逐渐趋于稳定。与此同时，巷道爆破施工之前，还要科学设置警示牌，通过采取此种方法，能够更好地保障施工作业人员的人身安全。

巷道在掘进施工期间，围岩会出现较大的破碎变形现象，故相关人员在具体工作当中，要对围岩的变形机理和支护失效原因进行有效分析，同时，结合具体情况，对厚煤层巷道破碎顶板支护进行科学优化。在厚煤层巷道破碎顶板支护优化期间，巷道在后续的掘进环节，围岩并没有出现较大面积的变形和破碎现象，使得破碎围岩的支护质量得到明显提升，保障巷道更加安全[6]。

4 结语

本文通过对厚煤层巷道破碎顶板支护优化措施进行全面分析，可以确保厚煤层巷道破碎顶板支护效果得到显著提升，防止厚煤层巷道破碎顶板在后续运行期间出现大面积的失稳现象。对于煤矿企业来讲，在后期的发展过程中，需要有效调整巷道断面，并结合具体情况，制订完善的支护方案，不断降低巷道支护成本，确保煤矿巷道破碎顶板更加稳定，为煤矿开采的顺利进行奠定良好基础。