煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)研究

鄢 耀

(平頂山天安煤業(yè)九礦有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467099)

在煤礦的井下掘進(jìn)巷道的過(guò)程中，對(duì)頂板要進(jìn)行有效的管理，只有這樣，才能確保安全生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行。因?yàn)椋诘V井的巷道開(kāi)掘之后，生產(chǎn)的應(yīng)力會(huì)重新進(jìn)行的分布［1］，此時(shí)，要是不及時(shí)的進(jìn)行支護(hù)，巷道的圍巖就極易發(fā)生位移、變形甚至破壞。對(duì)煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，巷道掘進(jìn)工作是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在這一過(guò)程中，不但要對(duì)掘進(jìn)速度和礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造以及掘進(jìn)設(shè)備和施工工藝的選擇，以及施工組織管理和員工整體素質(zhì)提升進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，還應(yīng)通過(guò)超前的地質(zhì)探測(cè)技術(shù)和不斷的掘進(jìn)設(shè)備革新，提高巷道的掘進(jìn)速度，以此保證巷道的快速掘進(jìn)?；诖?，本文對(duì)煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，分析了掘進(jìn)巷道的支護(hù)形式，并討論了巷道掘進(jìn)工作面頂板技術(shù)管理的途徑。

1 掘進(jìn)巷道的支護(hù)形式

1.1 礦用支護(hù)型鋼

煤礦的礦用支護(hù)型鋼通常包括U 形鋼和工字鋼兩種類型，這種礦用支護(hù)型鋼一般用在圓形、半圓拱形與橢圓形的巷道斷面等方面。通常礦用支護(hù)型鋼的韌性十分好，而且礦用支護(hù)型鋼還具有十分高的抗拉、抗壓與抗剪強(qiáng)度的功能。因?yàn)槭褂铆h(huán)境十分惡劣，而且使用條件非常復(fù)雜，所以，礦用支護(hù)型鋼的性能要求十分高。而巷道的支架需要承擔(dān)橫向載荷與縱向推動(dòng)力，因此，巷道支架兩個(gè)方向上均需要具備足夠的承載負(fù)荷能力，而礦用支護(hù)型鋼斷面的集合參數(shù)受抗彎截面模量的影響，抗彎截面模量需要和巷道支架的承載負(fù)荷能力的相應(yīng)數(shù)值相接近。除此之外，礦用支護(hù)型鋼的集合形狀取決于支架的可縮性能。因此，礦用支護(hù)型鋼的集合形狀在鎖緊與滑移之時(shí)，需要滿足礦用支護(hù)型鋼接觸面的面積要大、滑移需平穩(wěn)以及受力狀況俱佳的要求。

1.2 可縮性支架

通常金屬支架的承載負(fù)荷能力是指實(shí)際承載能力與極限承載能力兩個(gè)方面。煤礦的可縮性支架在收縮過(guò)程中反映出來(lái)的承載能力指的就是實(shí)際承載能力，而實(shí)際承載能力受到連接件與支架的工作狀況的影響。煤礦的可縮性支架在剛性過(guò)程中反映出來(lái)的最大承載能力指的就是極限承載能力，而極限承載能力是否達(dá)標(biāo)取決于是否會(huì)出現(xiàn)塑性變形。通常情況下，當(dāng)極限承載能力高于實(shí)際承載能力，此時(shí)，可縮性支架最良好的狀態(tài)就是實(shí)際承載能力和極限承載能力相差不大［2］。

1.3 預(yù)留煤柱支護(hù)

所謂預(yù)留煤柱是指一種傳統(tǒng)的巷道支護(hù)形式。因?yàn)橄锏赖纳蠀^(qū)段是運(yùn)輸平巷，下區(qū)段是回風(fēng)平巷，因此在上區(qū)段和下區(qū)段之間預(yù)先留出一定寬度的煤柱，讓回風(fēng)平巷躲開(kāi)支撐壓力的峰值區(qū)域。通常預(yù)留煤柱支護(hù)技術(shù)十分簡(jiǎn)便，同時(shí)還有利于通風(fēng)與排水。然而預(yù)留煤柱支護(hù)也存在一定的不足［3］，由于預(yù)留煤柱支護(hù)的支護(hù)費(fèi)十分高，當(dāng)煤柱的損失較大時(shí)，這時(shí)巷道的維護(hù)十分困難。倘若煤柱的支撐壓力輸送到底部時(shí)，就會(huì)對(duì)臨近巷道的穩(wěn)定及其臨近煤層的開(kāi)采產(chǎn)生一定的不利影響，同時(shí)也會(huì)成為沖擊地壓的安全潛在隱患。

2 加強(qiáng)掘進(jìn)工作面頂板技術(shù)管理的措施

2.1 做好施工前期技術(shù)準(zhǔn)備

在做好施工前期技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)需要做到以下幾個(gè)方面:首先是支護(hù)方式的選擇需要按照巷道圍巖的性質(zhì)、松動(dòng)圈與礦壓觀測(cè)資料展開(kāi)，要按照井下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際選擇相應(yīng)的支護(hù)方式與材料規(guī)格。煤礦的掘進(jìn)工作面巷道開(kāi)口、處理冒頂以及掘進(jìn)刷擴(kuò)臥底等重要地點(diǎn)施工，需要提出具有針對(duì)性的安全技術(shù)辦法。其次是掘進(jìn)施工按設(shè)計(jì)進(jìn)行，在沒(méi)有設(shè)計(jì)的情況下不許施工［4］。在開(kāi)工前要開(kāi)展編制作業(yè)規(guī)程與施工措施地工作，同時(shí)通過(guò)考試的方式讓施工人員與管理人員認(rèn)真執(zhí)行。再次是作業(yè)規(guī)程一定要明確規(guī)定臨時(shí)支護(hù)的形式、材料尺寸、數(shù)量以及支設(shè)方式等方面。在具體施工過(guò)程要嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程。最后是要在掘進(jìn)隊(duì)配備技術(shù)員同時(shí)建立技術(shù)檔案。

2.2 強(qiáng)化安全教育培訓(xùn)，提高職工素質(zhì)

首先是開(kāi)展全員安全教育培訓(xùn)活動(dòng)，以區(qū)隊(duì)作為培訓(xùn)的主體，合理利用班前會(huì)時(shí)間，通過(guò)每日一題、每周一案以及每月一考的學(xué)習(xí)方式開(kāi)展安全教育，同時(shí)要嚴(yán)格考核使工人真正理解所學(xué)內(nèi)容。其次是要開(kāi)展崗前培訓(xùn)與實(shí)際演練，要成建制地組織采掘隊(duì)伍進(jìn)行輪訓(xùn)。工人要認(rèn)真貫徹作業(yè)規(guī)程，要熟悉頂板管理常識(shí)與工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，真正做到應(yīng)知應(yīng)會(huì)，達(dá)到考核合格就可以上崗。最后是開(kāi)展職業(yè)技能鑒定培訓(xùn)與技術(shù)比武方式。要從班組抓起，不斷選拔技術(shù)能手積極參加技術(shù)比武項(xiàng)目。要不斷堅(jiān)持開(kāi)展導(dǎo)師帶徒活動(dòng)，積極鼓勵(lì)老工人帶徒弟的主動(dòng)性。

2.3 加大綜掘新裝備新工藝投入力度

煤礦掘進(jìn)面必須要采用機(jī)械化作業(yè)，而巷道支護(hù)需要使用錨網(wǎng)與錨索可縮性支架支護(hù)。通常煤巷掘進(jìn)施工要推廣運(yùn)用綜掘機(jī)，而巖巷掘進(jìn)推廣光面進(jìn)行爆破，這樣能夠降低對(duì)煤巖整體性破壞。而掘進(jìn)工程質(zhì)量一定要達(dá)到安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化要求，真正做到一次成巷的效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

煤礦的巷道支護(hù)是施工的一個(gè)非常重要環(huán)節(jié)，如果能夠正確及時(shí)支護(hù)，巷道掘進(jìn)工作才可以正常開(kāi)展。所以，選擇較為合理的支護(hù)型式有著非常重要的意義。煤礦的巷道支護(hù)參數(shù)的合理選擇將會(huì)影響到巷道支護(hù)效果與安全生產(chǎn)地進(jìn)行。隨著煤礦開(kāi)采深度不斷增加，煤礦的地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，使得礦山壓力不斷增大，巷道頂板事故也在不斷上升。由于受到煤層開(kāi)采形成的應(yīng)力相對(duì)集中的影響，使得回采巷道支護(hù)的選擇與維護(hù)十分困難，應(yīng)該進(jìn)一步提高支護(hù)強(qiáng)度。

［1］李國(guó)留.煤礦掘進(jìn)工作面頂板事故分析與防治［J］.安全質(zhì)量，2012(4):162－163.

［2］高如林.淺析煤礦掘進(jìn)巷道頂板事故預(yù)防措施［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2013(7):123－124.

［3］翟黨帥.井下巷道掘進(jìn)時(shí)的頂板管理研究［J］.科技資訊，2012(2):167.

［4］唐輝明，晏鄂川，胡新麗.工程地質(zhì)數(shù)值模擬的理論與方法［M］.武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2001.