煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)探究

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1、煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)探究　　摘要：煤礦巷道頂板事故是煤礦事故中非常典型的一種事故，其發(fā)生頻率在眾多的煤礦事故中，占有比例超過三分之一以上。煤礦巷道頂板支護(hù)的可靠性以及速度、成本直接決定著煤炭企業(yè)的安全生產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)效益。深入研究煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)施工與技術(shù)意義重大。關(guān)鍵詞：煤礦；巷道掘進(jìn)；頂板支護(hù)中圖分類號(hào)：X952文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A引言在煤礦的井下掘進(jìn)巷道的過程中，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井的巷道開掘之后，生產(chǎn)的應(yīng)力會(huì)重新進(jìn)行的分布，此時(shí)，要是不及時(shí)

2、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)來說，巷道掘進(jìn)工作是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在這一過程中，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)。一．掘進(jìn)巷道的支護(hù)形式1.礦用支護(hù)型鋼7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)

3、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。2.可縮性

4、支架7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程中反映出來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程中反映出來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。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

5、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，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。二、煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)問題及其影響因素1.煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)的問題分析（1）圍巖的穩(wěn)定性較差，致使煤礦巷道支護(hù)難度大。

6、在煤礦井下巷道掘進(jìn)施工中，若圍巖發(fā)生位移或產(chǎn)生過大變形，造成巷道特別是巖體松軟地段巷道的嚴(yán)重破壞，就會(huì)使支護(hù)在經(jīng)過多次返修之后仍然不達(dá)標(biāo)。因此，巷道變形的問題無法通過支護(hù)進(jìn)行徹底地解決。7（2）圍巖產(chǎn)生變形甚至被破壞，頂板缺乏合理的固定。在煤礦井下巷道掘進(jìn)過程中，圍巖巖體遇水會(huì)產(chǎn)生巨大的膨脹力，加之受到過大的擠壓力，從而使圍巖發(fā)生變形，使巷道的支護(hù)結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重的破壞。同時(shí)，在巷道的掘進(jìn)施工中，頂板受地質(zhì)因素影響，通常會(huì)有零塊掉落現(xiàn)象出現(xiàn)；加上層理與節(jié)理的發(fā)育，常常會(huì)使片幫煤增加，頂板裂縫增多并張開，甚至出現(xiàn)

7、圍巖離層，極易造成冒頂事故，加大了頂板支護(hù)的難度。2.影響煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)的因素煤礦井下巷道掘進(jìn)施工中，影響頂板支護(hù)的因素多種多樣，如煤礦的地質(zhì)構(gòu)造以及施工工藝等，具體主要有以下幾方面。（1）煤礦的地質(zhì)構(gòu)造因素。在煤礦井下巷道的掘進(jìn)施工中，煤礦的層理以及節(jié)理發(fā)育狀況、褶曲構(gòu)造或者是掘進(jìn)工作面煤巖的硬度情況、頂板以及底板的穩(wěn)定性都會(huì)影起巷道的頂板支護(hù)問題。對(duì)于地質(zhì)與基礎(chǔ)條件較好的地段，可實(shí)現(xiàn)快速地掘進(jìn)；然而對(duì)于地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的地段，巷道掘進(jìn)施工的質(zhì)量以及掘進(jìn)的速度都會(huì)受到嚴(yán)重影響。例如，在褶曲斷層地

8、質(zhì)構(gòu)造中，極易引起煤層厚度變化巨大，造成煤巖層缺乏穩(wěn)定性，從而使頂板碎裂，造成垮落事故以及頂板支護(hù)的問題。7（2）施工工藝因素?，F(xiàn)階段，我國(guó)煤礦在巷道的掘進(jìn)施工中，主要運(yùn)用鉆爆法進(jìn)行掘進(jìn)施工，并以錨噴支護(hù)為主要的支護(hù)方式，相較于傳統(tǒng)的砌碹支護(hù)以及架棚支護(hù)而言，其掘進(jìn)的速度以及施工質(zhì)量都有很大提高。但在掘進(jìn)施工實(shí)踐中，仍存在著裝藥量控制失當(dāng)以及炮眼缺乏有效掌握等問題，從而降低了錨網(wǎng)噴支護(hù)的質(zhì)量。此外，對(duì)于煤礦井下一