1、煤矿井下巷道掘进顶板支护技术 孙国慧 大同煤矿集团宏泰矿山工程建设有限责任公司 摘 要： 介绍了现有的煤矿井下巷道掘进的支护形式, 主要有锚杆支护、伸缩性能突出的支架、预设煤柱、矿用支护型钢, 并分析了煤矿井下巷道掘进顶板支护现存的问题及施工要点, 从而提出了科学的整治措施, 以期改善顶板支护技术的现状。关键词： 煤矿井下巷道; 掘进顶板; 支护技术; 作者简介：孙国慧 (1989) , 男, 本科, 毕业于河南理工大学, 助理工程师。收稿日期：2017-06-29Roof Support Technology of Roadway Driving Underground Coal MineS
2、un Guohui Hongtai Coal Mine Construction Co., Ltd.of Datong Coal Mine Group; Abstract： This paper introduces the existing coal mine roadway supporting form, the main anchor, the outstanding performance of the telescopic bracket, preset coal pillar, mine support steel, and analyzes coal mine roadway
3、roof support and construction points of the existing problems, and puts forward the scientific measures in order to improve the current situation of roof supporting technology.Keyword： coal mine roadway; roof; supporting technology; Received： 2017-06-29引言巷道掘进工作不但要参照实际的地质构造特征来把控掘进速度, 还要科学选取合理的施工工艺与掘进
4、设备, 再借助地质勘测技术的辅助真正提高巷道掘进工作的质量和效率。为了在掘进巷道时给予顶板有效支护, 详细分析顶板的支护形式, 阐述顶板支护的现存问题并提出了科学有效的加强顶板支护的策略。1 现存的巷道掘进顶板支护形式1.1 锚杆支护在目前的煤矿巷道顶板支护工作中, 最常见的就是锚杆支护。锚杆支护法可以在整体上来保证巷道的安全。锚杆是一种长的锚栓, 用于稳定岩石开挖, 可用于隧道或岩石切割。它将负载从不稳定的外部转移到岩体内部 (和更强) 的内部。19 世纪 90 年代, 岩石螺栓首次用于采矿, 系统使用于 20 世纪 20 年代在美国的圣约瑟夫铅矿记录下来。从 20 世纪 40 年代末开始,
5、 美国和澳大利亚的公路隧道支援应用了岩石螺栓。澳大利亚的工程师们在 1947 年开始使用和进一步开发岩石螺栓, 这些工程师在开展雪山计划的同时, 开始试验 4 m 长的膨胀锚栓。1.2 伸缩性能突出的支架金属支架承载能力更强, 主要体现在极限承载和工作承载等方面。在煤矿的开采中, 支护板件在遭受过大的承载力之后就容易引发断裂坍塌。因此, 在选择巷道支架时, 所选择的支架一定要具备良好的收缩性能, 能发挥非凡的支护作用。金属支架是没有涂层或覆盖物的支架 (如在覆盖支架药物洗脱支架中使用的) 。它是细网的网状管。1.3 预设煤柱应该在铺设巷道顶板支护的地方预埋下一定宽的煤柱。预设煤柱的支护方式已经
6、有了一定时期的发展应用, 但是其也存在自身不可避免的弊端, 预设煤柱带来的损失很大, 后期甚至会引发巷道的崩裂、坍塌。以这个角度看来, 通过预设煤柱来支护顶板在一定程度上容易造成安全隐患。1.4 矿用支护型钢一般来说, 矿用支护型钢主要用到的有 U 型钢和工字钢两种类型。在煤矿巷道中, 因为矿用支护型钢形状特殊, 力学机械性能和其他钢种相比又较好, 经常被用在巷道中椭圆拱形、半圆形或圆形的地方1。所以, 选择巷道矿用型钢时, 应该选择一些抗压性较好的类型。此外, 在实际应用巷道的过程中巷道会在两个方向上发生很大的位移, 这是由于矿层地质构造与掘进切面两方面产生了变化而造成的。因此, 这需要支架
7、本身就具备较好的承载力。2 煤矿井下巷道掘进顶板支护的施工要点15 年来, 采矿业和支援体系发生重大变化。屋顶吊顶已被采用为主要的支撑系统。多年来, 我国的主要煤矿支援系统是钢框架或拱形支架。然而, 自 20 世纪90 年代初推出摇杆系统以来, 它已成为煤矿的主要支撑系统, 煤矿开采事故减少。这种改变最初归因于引入了一个实践守则, 该守则引入了系统监测, 然后介绍了简单易用的网状网架系统。该系统已被证明是非常成功的, 已经被引入到由方钢组合支撑的煤矿中。目前, 一个工作组正在审查大型道路支撑, 由钢拱支撑支撑, 以设计这种类型的网状网架系统。1993 年, 一次重大煤矿事故造成三人死亡。随后的
8、听证会建议, 应用岩石力学学术界和大学之间的协议, 这项研究导致监测技术、岩石材料、消耗品的改进, 以及对地层条件和支持机制的更好理解。在管理和指导采煤工作面的顶板时, 要合理、科学地选取其液压的支架形式, 确定单体支架的支护方式, 加强工作面的安全程度, 并有效避免发生顶板事故。在实际采煤时, 要给支柱穿上底鞋, 来提高支柱的承载力。值得注意的是, 木材的横向抗压强度不够大, 不能当做底鞋材料。一般而言, 钢型结构件为金属顶梁, 构成支柱的主要组成部分为活柱与底柱, 二者之间的伸缩最终形成了支柱的收缩性。3 支护管理措施3.1 增强巷道顶板的承载力采矿深度达 1 100 m, 典型深度为 8
9、00900 m。煤层以上岩石的地质条件是可变的, 从弱泥岩到 5 m 厚度分级到具有抗压强度的粉砂岩和砂岩可以超过 60 MPa2-3。应力场是决定采矿条件的主要因素, 其水平应力分量的大小和方向可能对煤矿失效有重要影响。开掘尽可能采用光面爆破的方式, 并借助锚喷支护, 来避免煤岩层发生松动, 确保围岩的完整和稳定, 提高顶板自身的承载力, 让围岩和支护体结构都能发挥承载作用。美国矿山检查员早在 1954 年就对岩石锚栓的使用情况进行了调查研究。他们研究了在矿山使用屋顶螺栓, 并强调要使用螺栓进行护理和实验, 并强调不应将屋顶螺栓用作可能受未来作业影响的道路中唯一的支撑方式, 其中存在地层中的
10、自然弱点和发生床分离。岩石锚栓于 1964 年使用机械点锚固螺栓, 但是随着许多屋顶落下, 这些螺栓的使用停止了。使用树脂锚固螺栓的进一步试验发生在 20 世纪 70 年代和 80 年代初, 由于对所涉及的力量缺乏了解, 发现它们不适合这种情况。由于大部分的矿井都很深, 并且对于长墙而言, 使用长达 3 000m 长的单道道路, 所以认为系统必须通过广泛的研究计划以引入和发展受控方式。实践规范的制定也被认为是使摇滚系统能够安全引进的关键。90 年代, 岩石螺栓被成功地引入到了煤矿作为主要的支撑体系。今天, 所有新建煤矿的大约 95%得到该系统的支持。3.2 提高支架强度开始挖掘时尽量选择一些具
11、备韧性和钢型的结构, 来减轻巷道位移和变形现象, 这也有利于维持巷道空间的完整程度, 减少后期的返工。3.3 加大掘进工艺和设备投入力度在开展煤矿井下巷道掘进工作时, 要尽可能地多应用锚索和锚网等能够伸缩的支架来防护, 并开展机械化作业。同时, 在掘进小断面煤矿巷道时, 要普及凿岩台车的使用, 使钻孔开孔、换钎返钎和定位工作都能实现自动化操作。4 结语安全是煤矿开采工作当中最重要的内容, 以降低采空区的压力避免发生安全事故是主要措施。因此, 要推动煤矿井下巷道掘进顶板支护工艺的发展, 大力宣传安全生产, 推动新技术的使用, 杜绝煤矿开采安全事故。参考文献1贺智慧.煤矿井下巷道掘进顶板支护研究J.能源与节能, 2016 (10) :43-44. 2曲荣江.浅析煤矿井下巷道掘进顶板支护J.科学与财富, 2016 (5) :299. 3暴广昌, 陈全秋.煤矿井下巷道掘进顶板支护技术浅析J.机械管理开发, 2016 (7) :147-148.
