平顶山煤业集团公司四矿河南平顶山467000
摘要：煤矿业日益发展，成为中国经济中最重要的组成部分，但巷道掘进工作比较复杂，难度系数较高，难以控制。为确保生产安全、快速进行，应当在井下掘进巷道过程中，根据地质特点、设备条件和施工工艺，分析顶板支护技术，避免巷道围岩发生位移、变形。文章围绕煤矿井下巷道掘进顶板支护技术展开了一系列的研究。
关键词：煤矿；井下巷道；掘进；顶板支护
引言
煤矿井下巷道掘进工作涉及多项技术内容，具有较高的难度。巷道掘进工作需要选择先进的施工工艺以及施工设备，应依据矿井的实际生产状况来妥善设计巷道掘进的速度。在煤矿井下巷道掘进工作中，顶板支护技术发挥了不可或缺的作用，完善的顶板支护技术有利于提升巷道掘进工作的质量、保障矿工的生命财产安全。因此，煤矿开采公司要重点关注对支护技术的应用，综合考虑实际情况，科学合理开采。
1煤矿井下巷道掘进的顶板支护方式
1.1主动支护方式
第一，锚杆支护。锚杆支护主要由锚杆托板、锚杆杆体和网组成，其中托板是与围岩直接接触的部分，能够为支护设备提供一定的预紧力，并为围岩周围的结构进行一定的受力安全预警。托板还能为周围的岩体提供一定的支撑，防止巷道结构变形造成的安全问题。而锚杆主要提供整个结构的支撑力，是结构的重要组成部分。网主要是为围岩中的细小结构提供支持，防止碎石的脱落。
第二，喷射混凝土支护。喷浆具有良好的物理力学性能，抗压强度高，能支撑地压及时控制围岩的变形与破坏，此外喷浆能很好地充填围岩的裂隙、节理和凹穴的岩面，提高了围岩的强度，同时喷浆及时封闭了围岩，隔绝了空气、水与围岩的接触，防止了风化潮解而引起的围岩破坏。喷射混凝土施工工艺简单、机械化程度高、施工速度快成本低，适用于中等稳定的块状结构围岩及部分稳定性稍差的碎裂结构围岩。
1.2被动支护方式
第一，矿用金属支架。金属支架强度高、体积小、坚固耐久、防火可回收，但它不能封闭围岩、不能阻水、防止岩石风化。矿用金属支架包含多种类型，其中常见的有工字钢、U型钢。工字钢为刚性支架，它施工工艺简单，有利于巷道顶板的及时维护、易于回收、重复利用率高，但它的支护强度相对较低，不能在断层带、顶板破碎带、顶板压力大的区域使用。u型钢为可塑性支架，在采用适当支护措施和保持支架本身遭受严重破坏前，能容忍围岩发生变形，释放掉一些能量，减轻了支架载荷。巷道支架是否出现塑性变形直接关乎着极限承载能力。u型钢支护强度高，在我矿六采区回采巷道（周围采空区多，顶板压力大）和宜兴区皮带巷（过河滩破碎带、过泥石流侵入段）、轨道巷（巷道压力大、垮塌，二次维护时），都得到了很好的应用。但U型钢支架结构比较复杂，不宜回收，支架复用率低，重量大，工人劳动强度大。
第二，预留煤柱支护是指在运输平巷与回风平巷之间提前留出一定宽度的煤柱，使回风平巷能够躲避支撑压力的峰值区域，操作相对简单，便于排水与通风，广泛用于巷道支护工作中。预留煤柱支护是一种传统的巷道支护形式，存在一定缺陷，比如支护费用偏高等。如果煤柱过度损失，会加大维护巷道工作难度。当煤柱的支撑压力输送到底部，会干扰巷道稳定性，威胁煤矿井下生产安全。
2煤矿井下掘进顶板支护稳定性的影响因素
2.1井下地质环境
由于巷道顶板装置在井下进行构造，因此煤矿井下的地质环境将对顶板支护的稳定性产生影响。如果井下的地质环境条件较好，则施工人员可以减少巷道内支架的数量，如此不仅能够在一定程度上缩小支护的成本，还能有效扩大煤矿井下的可用空间，进一步提高采煤工作的效率。如果井下的地质环境较恶劣，则施工人员应当合理地增添顶板支架的数量并适当地降低煤炭开采的速率，以求提升井下采煤工作的安全性。
2.2煤矿巷道的支护方式
煤矿巷道掘进施工中通常施工和支护工作共同开展。目前，巷道掘进工作主要采用钻爆法，应用机械设备进行掘进，并对部分难以掘进的位置进行爆破。但在爆破过程中，爆破带来的冲击波和震动会影响巷道的稳定性，巷道的受力状况也会发生一定程度的改变，如果没有开展有效的支护技术，或者采用的支护技术与施工实际不符，都会造成巷道的安全隐患。
3煤矿井下巷道顶板支护技术的加强要点
3.1做好施工准备工作
对于经常发生的冒顶风险、掘进巷道开口等问题的巷道，在施工前就应制定出合理方案，使之安全可靠、易于操作。然后根据煤矿矿压观测资料、实际的地质构造以及巷道围岩的力学性质等具体情况，选择与煤矿井下巷道施工现场最适合的支护方式。加强技术准备活动，改变巷道掘进施工方式，增强内部管理，明确支护方式、材料数量与尺度等实施方向，严格按照规章制度工作。此外，还要制定完善的事故应对措施，以有效规避支护过程中可能会出现的开采事故，降低开采风险。
3.2强化巷道支架的强度
在井下巷道的初次掘进工作中，巷道易发生位移以及变形。因此，施工人员应当选择刚性与柔性适中的支护结构，如此能够有效地缓解与避免巷道的位移与变形问题，还能最大程度地保持巷道空间的完整性，防止大幅度、大规模返修状况的出现。除此之外，施工人员还应当强化巷道支架的强度，给围岩提供合理的变形空间，与此同时，施工人员应当做好围岩释压工作，进而提升顶板支护技术的应用效果。
3.3完善井下掘进支护施工体系
煤矿企业在发展过程中需要不断强化自身的技术体系，对不同巷道采用不同的施工技术，建立完善的施工体系。在施工前，要根据巷道的使用要求确定设计图纸和施工计划，并提前选择相应的施工方式。煤矿掘进工作与施工现场的地理位置、地理环境等问题相关，需要提前对施工位置的矿压、围岩等环境资料进行调查分析，确定施工的环境后选择相应的支护技术。对施工过程中可能出现的安全问题和支护设备的安装选择问题要进行提前的预防和计划，确保井下巷道的掘进工作能够顺利进行。
3.4强化围岩释压与让压的协调能力
煤矿井下巷道在进行初掘之后，极易使巷道产生位移与变形，这就要求选择支护方式时，尽量选择出兼具柔性与刚性的支护结构，缓解巷道位移与变形的问题。同时，选取合理的支护方式还有利于巷道空间完整性的保持，大幅降低返修量以及返修次数。鉴于此，要加强支架强度以及围岩释压与让压的协调作用，增强巷道支护的强度，并使围岩在适当范围内变形，进行围岩的释压，强化顶板支护效果。
3.5合理采取掘进工艺
对于地质构造与基础条件比较好的煤矿，其施工过程可选用巷道综合机械化掘进新技术。这种技术采用的是液压马达，能够直接驱动装载机构，具有较强的生产能力，并对各种地质条件都比较适应。对于大断面的煤层而言，可采取连续采煤机掘进施工技术。当利用此技术进行大断面巷道掘进时，在回风巷道处，锚杆钻车可同时进行锚杆支护作业，两者还可以实现连续交叉作业。
结束语
新的发展形势下做好煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的研究与优化工作具有重要的现实意义，有利于提升采煤效率与质量，保障井下安全。为此，相关技术人员应当努力学习先进的科学知识，善于总结借鉴优秀的技术经验，对支护技术进行优化与创新，从而最大程度地促进我国煤炭开采事业的健康、可持续发展。
参考文献：
[1]石培武.煤矿井下巷道掘进顶板支护技术分析[J].能源与节能，2017，01：106-107.
[2]葛晓成.煤矿井下巷道掘进顶板支护技术研究[J].煤，2017，03：73-74.