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摘要：顶板支护工作的安全性直接关系到1矿井下巷道掘进工作能否安全进展弓本文介绍了矿井下巷道掘进顶板支护相关问题及原因分析，并对顶板支护分类进行了探讨，着重对矿井下巷道掘进顶板支护的有效控制措施进行阐述，促进巷道掘进工作质量的提升。
关键词：矿井；巷道掘进；顶板支护；
1.引言
矿井下巷道掘进工程风险性较大，作为一个整体系统，任何一处存在问题都将会导致掘进质量下降，甚至造成巷道坍塌事故。因此掘进工作中，工作人员既要选用施工工艺来确保掘进速度，还要科学、合理的防范相关风险，特别是做好巷道内的顶板支护工作，确保掘进工作的安全性与可靠性。
2.矿井下巷道掘进顶板支护问题及原因分析
2.1矿并下巷道掘进顶板支护常见问题
围岩自身稳定性较差。矿区地质条件复杂，一方面遇到自身性质不稳定围岩就会给巷道支护带来较大困难。另一方面如果在掘进施工过程中围岩发生较大变形，也会对巷道造成严重破坏，即使经过多次返修后也达不到预期效果。
后期掘进中围岩变形或是遭到破坏造成支护难度大。矿层中会存在大量积水，而围岩岩体遇到水就会产生较大膨胀力，再加上围岩会受到上部以及两侧挤压力作用，一旦发生围岩变形或是出现塌落现象时，将会给巷道支护带来严重困难。再有受到地质条件影响，巷道施工时会从顶板裂缝中偶尔出现石块脱落现象，這都会造成顶板裂缝增多或是裂缝开大，甚至出现围岩离层现象，造成冒顶事故给顶板支护带来较大挑战。
2.2影响掘进顶板支护的因素分析
矿区地质构造复杂。矿井下巷道施工时，影响巷道顶板支护的因素较多，遇到地质条件以及基础条件较好地段，掘进速度较快。而对于一些地质构造复杂地段，不仅会影响掘进速度，还会易造成顶板断裂发生坍塌事故，对于褶曲断层地质构造中的较厚矿层稳定性较差，也会对掘进质量带来较大影响。
施工工艺的影响。与传统支护方式、施工方法相比较，大幅度提升了掘进速度和施工质量，但在施工过程中还存在装药量、炮眼位置误差过大问题，这将会对锚喷支护带来不利条件。矿井下巷道施工时部分巷道布置较密集，其中一条巷道开掘产生的震动和应力变化，都会对岩体整体地应力平衡产生影响，如果两个或多个巷道掘进工作面同时施工，相互之间地应力影响就更大，给顶板支护带来极大困难。
3矿井下巷道掘进顶板支护分类
3.1可缩性支架支护
可缩性支架是矿井下巷道掘进顶板支护中常见类型，具有双向可缩、荷载能力较强的优点。一般用在川类、IV类面积小于8㎡面积巷道中。其荷载能力分为极限承载能力和实际承载能力两种，极限承载能力指的是可伸缩支架在其刚性过程中所呈现出的最大承载能力，决定了巷道支架是否发生塑性变形。实际承载能力是指收缩过程中所呈现处的承载能力，决定了巷道支架以及连接部件的承载力。
3.2矿用型钢支护
目前，矿井所用支护型钢主要有工字钢和槽钢两种，这种钢材具有抗压、抗拉、抗剪性能强的特点，在矿井下巷道支护中应用较为广泛。矿井巷道掘进时工作环境较恶略，对矿用支护型钢性能提出了更高要求。矿井下巷道掘进中，需要对产生的横向、竖向载荷推动力进行支护，在横向、纵向方向上都要具备较强的负荷承载能力。
3.3预留矿柱支护
利用预留矿柱进行支护是传统巷道顶板支护技术，通常在巷道上区段、下区段中应用较多。具有操作简便、支护强度高的优势，巷道通风以及排水能力也得到明显增强，但预留矿柱技术应用成本较高。
4矿井下巷道掘进顶板支护有效控制措施
4.1制定合理的支护计划和支护方案，做好准备工作
在矿井掘进施工中由于工期紧、任务重等原因，易造成现场混乱现象。因此在施工前要做好规划，包括材料放置位置、施工进度、作业方案、关键作业点、注意事项等。做好施工前的充足准备，施工中才会有条不紊的进行。一方面，根据矿井地质勘测资料、地质构造以及巷道周边力学性质等实际情况，科学的选择与之相适应的支护方式，并对风险性较大的冒顶、掘进工作面巷道开口等工作进行重点关注，制定相应安全技术方案与组织措施。另一方面应优化巷道掘进施工设计，明确所需备用材料数量、尺寸等基本情况，严格按照掘进作业规程进行操作，杜绝麻痹大意心理。
4.2加强支架支护与周边围岩协同配合力度
矿井下巷道掘进过程中风险很大，特别是在初掘时，极易发生巷道变形和位移。因此，支护方式应采用初具柔性后具刚性的支护结构，可以有效控制巷道变形与位移问题，也有利于保持巷道空间整体完整性，降低后期维护量和维护费用。鉴于此，应加强支架支护强度与围岩释压、让压的协同配合力度，促进巷道整体支护体强度提升，控制围岩在一定量范围内进行围岩变形释压，强化顶板支护强度。
4.3改进掘进工艺、促进设备更新换代
现在很多矿井还在采用传统掘进工艺，采掘效率低且工作强度大，改进巷道掘进施工技术有利于提高单井产量。首先针对地质构造以及基础条件较好的巷道采用巷道综合机械化掘进施工技术，此技术具有整机结构紧凑、中心位置较低、破岩能力强的优点。主要包括悬臂式掘进机、单体锚杆钻机以及供电设备等设备设施组成，采用液压马达直接驱动装载机构，生产效率高，适应范围广，且液压系统安装了自动加油装置，降低了故障率。采用PLC编程技术作为电气系统的主要控制技术，可以自助检测故障并显示故障代码，节约了查找故障点时间。其次，大断面矿层可采用连续采矿机掘进施工技术，主要应用于多巷快速矿井掘进、矩形断面双巷掘进施工中。采用连续采矿机开掘运输巷道过程中，可以利用锚杆钻车在回风巷道中同时进行锚杆支护作业，具有两者可以连续交叉作业的优点，节约了施工工期。再次，应促进掘进施工设备的更新换代，巷道掘进施工中应推广使用锚索、锚网等可缩性支架进行支护；小断面巷道掘进中推广使用凿岩台车，基本实现了钻孔、开孔、换钎、返钎、定位等操作的自动化；大断面巷道掘进中可推广使用综掘机、TBM掘进机、盾构机等先进设备；对老旧设备进行更新换代，可以大幅度提高掘进速度和施工质量，从而提高生产效率。最后，巷道支护技术必须结合实际情况与未来发展趋势综合考量，普及新技术和新设备的使用。
结语
总的来说，矿区安全生产关系到每一位施工者的人身安全，也关系到每一个职工家庭幸福，责任重大。矿井掘进顶板支护工作需要严谨对待，科学施工，有利于提高采矿效率和质量，确保井下作业安全。
作者简介：
王汉国，男，1985年6月出生，工程师，2009年毕业于黑龙江科技学院采矿工程专业， 现工作于七台河市煤炭生产安全监督管理局，主要从事采矿技术及管理工作。
关键词：矿井；巷道掘进；顶板支护；
1.引言
矿井下巷道掘进工程风险性较大，作为一个整体系统，任何一处存在问题都将会导致掘进质量下降，甚至造成巷道坍塌事故。因此掘进工作中，工作人员既要选用施工工艺来确保掘进速度，还要科学、合理的防范相关风险，特别是做好巷道内的顶板支护工作，确保掘进工作的安全性与可靠性。
2.矿井下巷道掘进顶板支护问题及原因分析
2.1矿并下巷道掘进顶板支护常见问题
围岩自身稳定性较差。矿区地质条件复杂，一方面遇到自身性质不稳定围岩就会给巷道支护带来较大困难。另一方面如果在掘进施工过程中围岩发生较大变形，也会对巷道造成严重破坏，即使经过多次返修后也达不到预期效果。
后期掘进中围岩变形或是遭到破坏造成支护难度大。矿层中会存在大量积水，而围岩岩体遇到水就会产生较大膨胀力，再加上围岩会受到上部以及两侧挤压力作用，一旦发生围岩变形或是出现塌落现象时，将会给巷道支护带来严重困难。再有受到地质条件影响，巷道施工时会从顶板裂缝中偶尔出现石块脱落现象，這都会造成顶板裂缝增多或是裂缝开大，甚至出现围岩离层现象，造成冒顶事故给顶板支护带来较大挑战。
2.2影响掘进顶板支护的因素分析
矿区地质构造复杂。矿井下巷道施工时，影响巷道顶板支护的因素较多，遇到地质条件以及基础条件较好地段，掘进速度较快。而对于一些地质构造复杂地段，不仅会影响掘进速度，还会易造成顶板断裂发生坍塌事故，对于褶曲断层地质构造中的较厚矿层稳定性较差，也会对掘进质量带来较大影响。
施工工艺的影响。与传统支护方式、施工方法相比较，大幅度提升了掘进速度和施工质量，但在施工过程中还存在装药量、炮眼位置误差过大问题，这将会对锚喷支护带来不利条件。矿井下巷道施工时部分巷道布置较密集，其中一条巷道开掘产生的震动和应力变化，都会对岩体整体地应力平衡产生影响，如果两个或多个巷道掘进工作面同时施工，相互之间地应力影响就更大，给顶板支护带来极大困难。
3矿井下巷道掘进顶板支护分类
3.1可缩性支架支护
可缩性支架是矿井下巷道掘进顶板支护中常见类型，具有双向可缩、荷载能力较强的优点。一般用在川类、IV类面积小于8㎡面积巷道中。其荷载能力分为极限承载能力和实际承载能力两种，极限承载能力指的是可伸缩支架在其刚性过程中所呈现出的最大承载能力，决定了巷道支架是否发生塑性变形。实际承载能力是指收缩过程中所呈现处的承载能力，决定了巷道支架以及连接部件的承载力。
3.2矿用型钢支护
目前，矿井所用支护型钢主要有工字钢和槽钢两种，这种钢材具有抗压、抗拉、抗剪性能强的特点，在矿井下巷道支护中应用较为广泛。矿井巷道掘进时工作环境较恶略，对矿用支护型钢性能提出了更高要求。矿井下巷道掘进中，需要对产生的横向、竖向载荷推动力进行支护，在横向、纵向方向上都要具备较强的负荷承载能力。
3.3预留矿柱支护
利用预留矿柱进行支护是传统巷道顶板支护技术，通常在巷道上区段、下区段中应用较多。具有操作简便、支护强度高的优势，巷道通风以及排水能力也得到明显增强，但预留矿柱技术应用成本较高。
4矿井下巷道掘进顶板支护有效控制措施
4.1制定合理的支护计划和支护方案，做好准备工作
在矿井掘进施工中由于工期紧、任务重等原因，易造成现场混乱现象。因此在施工前要做好规划，包括材料放置位置、施工进度、作业方案、关键作业点、注意事项等。做好施工前的充足准备，施工中才会有条不紊的进行。一方面，根据矿井地质勘测资料、地质构造以及巷道周边力学性质等实际情况，科学的选择与之相适应的支护方式，并对风险性较大的冒顶、掘进工作面巷道开口等工作进行重点关注，制定相应安全技术方案与组织措施。另一方面应优化巷道掘进施工设计，明确所需备用材料数量、尺寸等基本情况，严格按照掘进作业规程进行操作，杜绝麻痹大意心理。
4.2加强支架支护与周边围岩协同配合力度
矿井下巷道掘进过程中风险很大，特别是在初掘时，极易发生巷道变形和位移。因此，支护方式应采用初具柔性后具刚性的支护结构，可以有效控制巷道变形与位移问题，也有利于保持巷道空间整体完整性，降低后期维护量和维护费用。鉴于此，应加强支架支护强度与围岩释压、让压的协同配合力度，促进巷道整体支护体强度提升，控制围岩在一定量范围内进行围岩变形释压，强化顶板支护强度。
4.3改进掘进工艺、促进设备更新换代
现在很多矿井还在采用传统掘进工艺，采掘效率低且工作强度大，改进巷道掘进施工技术有利于提高单井产量。首先针对地质构造以及基础条件较好的巷道采用巷道综合机械化掘进施工技术，此技术具有整机结构紧凑、中心位置较低、破岩能力强的优点。主要包括悬臂式掘进机、单体锚杆钻机以及供电设备等设备设施组成，采用液压马达直接驱动装载机构，生产效率高，适应范围广，且液压系统安装了自动加油装置，降低了故障率。采用PLC编程技术作为电气系统的主要控制技术，可以自助检测故障并显示故障代码，节约了查找故障点时间。其次，大断面矿层可采用连续采矿机掘进施工技术，主要应用于多巷快速矿井掘进、矩形断面双巷掘进施工中。采用连续采矿机开掘运输巷道过程中，可以利用锚杆钻车在回风巷道中同时进行锚杆支护作业，具有两者可以连续交叉作业的优点，节约了施工工期。再次，应促进掘进施工设备的更新换代，巷道掘进施工中应推广使用锚索、锚网等可缩性支架进行支护；小断面巷道掘进中推广使用凿岩台车，基本实现了钻孔、开孔、换钎、返钎、定位等操作的自动化；大断面巷道掘进中可推广使用综掘机、TBM掘进机、盾构机等先进设备；对老旧设备进行更新换代，可以大幅度提高掘进速度和施工质量，从而提高生产效率。最后，巷道支护技术必须结合实际情况与未来发展趋势综合考量，普及新技术和新设备的使用。
结语
总的来说，矿区安全生产关系到每一位施工者的人身安全，也关系到每一个职工家庭幸福，责任重大。矿井掘进顶板支护工作需要严谨对待，科学施工，有利于提高采矿效率和质量，确保井下作业安全。
作者简介：
王汉国，男，1985年6月出生，工程师，2009年毕业于黑龙江科技学院采矿工程专业， 现工作于七台河市煤炭生产安全监督管理局，主要从事采矿技术及管理工作。