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【摘 要】 本文主要分析了煤矿井下巷道掘进施工的相关问题，主要分析了煤矿井下巷道掘进顶板支护的主要施工流程和施工的要点，以期可以通过分析为煤矿井下巷道掘进顶板支护操作提供参考。
【关键词】 煤矿；井下；掘井；顶板支护
一、前言
在煤矿井下巷道掘井施工的过程中，为了防止施工中出现各种危险情况，必须要进行顶板支护，顶板支护是为了保护顶部土层的稳定性，提高施工的安全性，因此，顶板支护非常必要。
二、煤矿巷道掘进施工方法简介
1、钻眼爆破法，采用钻眼爆破法对煤矿巷道进行掘进施工通常需要几台煤电钻进行共同施工，在众多因素当中，施工技术以及施工组织是考虑炮眼深度的重要因素，而炮眼与炮眼之间的距离必须要充分考虑到煤层的实际强度，而施工人员在对炮眼进行布置工作的时候，必须要遵循一定的基本原则，这个原则基本上与岩巷类似，我们知道煤的基本特質是软，所以对其进行掏槽工作相对简单，目前最多被采用的是单向掏槽的方式，而当面对较深程度的炮眼时，因为这类炮眼的断面相对小，通常情况下采用的是复合式掏槽方法，假如存在软煤夹层，施工人员就必须在软煤带中布置掏槽，通常情况下，掏槽眼会有3个左右，且其倾斜角度要大于60度、小于90度，如果断面非常狭小，一般不会设置辅助炮眼。
此外，我们必须要提到装煤，大家知道，装煤是一项费时费力的工序，在施工现场，通常采用ZMZ型装煤机进行装煤作业，该型号的装煤机采用履带式行走作业，这种履带行走的方式具有灵活性好、工作效率高等诸多优点，并且ZMZ型装煤机可以对煤矿进行持续性的装载，非常适合在掘进断面上进行施工作业。而我们经常见到的装载机，其装载效率是人工装车效率的五倍之多，如果装载机和装煤机联合作业，效率提高的更加明显，在煤矿巷道的断面能够满足装载要求的情况之下，我们也应当利用装载机对煤炭进行装载工作，而对于一些较为狭小的断面，需要特殊制造一些小型的装载器械。
2、在进行破煤、装煤的作业中，需要将煤炭转运到规定的运输设备之上，需要采用的掘进机械是煤矿巷道掘进机，这种煤矿掘进机具有进度快效率高、安全等诸多优点，可以说，我国目前的煤巷施工的重要发展方向就是采用掘进机进行掘进施工，在施工中采用掘进机施工作业，加之相适应的运输设备，形成一套流水作业模式，可以从根本上解决煤矿巷道掘进施工的工程进度问题，极大程度地提高了生产效率。而相对于掘进机，连续采煤机的结构与之大不相同，它的宽度非常大，主要采用横轴的切割方式，利用连续采煤机可以一次性挖掘出3米宽的巷道，由此看出，它是采煤作业的主要设备，在欧美一些发达国家，连续采煤机对煤矿中的大部分资源进行开采作业。连续采煤机有很多优势，优势之一便是连续采煤机的投入小，而受益则很高，此外连续采煤机综合了掘进和回采，使二者进行有机融合，这一模式大大缩短了矿井的建设周期，加快了出煤的速度，大幅度提高了产量，最大限度节约了时间以及成本，且连续采煤机多数采用的履带行走，移动起来非常简单，所以在近几年，它被广泛地运用到了煤矿巷道掘进，而且具有非常快的速度。
但是，要想让连续采煤机充分发挥其主要性能和优势，就必须要对影响连续采煤机正常使用的因素进行了解，我们知道，连续采煤机要想下井作业相对比较困难，因为它的一些配套设备和其本身的吨位很高，不能对其进行解体搬运，而根据我国的地质特征，连续采煤机多数都需要在井下进行作业，这严重制约了其使用范围及煤矿的生产能力。
三、巷道支护原理及其分类
从原始的木质支护开始走向了现代化支护方式转变，经过了砌碹支护的方式，通过对优点与缺点的比较，在实践中又开始使用型钢支护，在这一过程中，研究不断深入，带来的社会效益与经济效益也非常好。现代工程中使用的棚式支护方式，能够很好地克服之前的支护方式所存在的缺点，大大减轻劳动者的强度，从而提高经济效益。支护的作用主要有：
1、防止工作空间直接顶岩层的垮落，保护好工作空间，以便能正常、安全地进行采煤工作。
2、在一定程度上防止基本顶岩层的下沉、弯曲和离层，保持基本顶岩层的基本整体性，增大基本顶的强度。
3、衡量工作面支护效果的标志，就是工作面不发生冒顶事故。
巷道支护有着多种的支护形式，主要是架棚支护、锚杆支护还有喷射混凝土支护。
1.架棚支护
架棚支护使用的是棚式支架，而棚式支架主要有木棚、金属棚、钢筋混凝土棚。木棚和钢筋混凝土棚主要为梯形结构，而金属棚除了梯形结构外，还有拱形结构。为了适应动压变化还有可缩性结构。在我这几年工作中遇到的架棚支护主要使用的还是拱形结构的金属棚。
2.锚杆支护
锚杆支护是快速、安全、经济的巷道支护方式，是巷道支护技术的主要支护手段。
3.喷射混凝土支护
喷射混凝土支护具有及时、早强、密贴、封闭围岩的特点。到目前为止喷射工艺已经发展为多样化。
在实际的工作中也并不是只有单一的支护形式，在我所参与施工的巷道中主要的支护形式就是“锚网喷”。也就是金属锚杆、金属网片加上喷射混凝土支护。还有采用的是“锚网喷”加锚索支护、金属架棚及混凝土砌碹的支护等支护形式。在施工中应注意锚杆的扭矩力、混凝土的标号等一些方面是不是能达到具体设计的要求，使用的材料如黄沙、水泥、石子等应及时送检确保施工质量合格。
四、煤矿井下巷道掘进工作面支护施工要点
众所周知，采煤工作面是地下移动着的工作空间。为了保证生产工作的正常进行与矿工的安全必须对它进行维护。然而采煤工作面的矿山压力显现又决定于采煤工作面周围所处的围岩和开采条件。因此，为了确保回采工作空间的安全，必须对采煤工作面形成的矿山压力加以控制。控制采煤工作面矿山压力，从总体上来说是属于矿井设计中应考虑的一部分，如开采顺序、采煤工作面的布置等。从局部来说，主要是指工作空间的支护以及采空区的处理。回采工作空间的直接维护对象是直接顶，直接顶的好坏将对生产与安全有直接影响，而直接顶的完整性又受到老顶平衡特征的影响，例如工作面的初次来压与周期来压都是由于老顶的活动而形成的。从一定意义上讲，控制采煤工作面的矿山压力显现主要是控制老顶的活动规律，使其不危及到工作面的安全。工作面支护的直接对象是直接顶岩层，通过直接顶间接地对老顶的活动起一定的控制作用。采空区处理的具体措施则对老顶的活动有着明显的影响。 为了指导采煤工作面的顶板管理，选择合适的液压支架形式，单体支架的支护方法和采空区处理措施，以及为了确定液压支架的支护强度和单体支柱的支护密度，以提高工作面的安全程度，减少顶板事故，原煤炭工业部颁发了缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类方案。实践中为防止支柱插底，提高支护系统的刚度，采取穿柱鞋的措施。当支柱穿上底鞋时，则其承受的载荷将随底鞋的特点而明显增加，当底鞋压裂后其承载能力迅速下降，且穿底量明显增长。此处应指出，底鞋不宜采用木材，因为木材的横向抗压强度甚小，只有3MPa左右，与软底板情况相近，因此抗插入能力差，效果不明显。一般情况下，金属顶梁是刚性结构件。支柱则常由两节（即活柱和底柱）组成。它们之间的伸缩关系形成了支柱的可缩性。因此，支架的特性主要是由支柱的特性来决定的。对于液压支架其力学特性不仅决定于液压支柱的力学特性，还取决于其结构，可形成不同的力学特性。但架设支架后形成了顶底板围岩与支架的组合体，此组合体特性还决定于架设时底板与支柱间有无浮矸、支柱能否插入顶底板等情况而定。
五、加强掘进工作面顶板技术管理的措施
1.加强技术准备，提升巷道顶板的承载能力
（一）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場最适合的支护方式；同时针对重点施工部分，如冒顶处理、掘进工作面巷道开口等，要预先制定相应的安全技术方案。
（二）强化巷道掘进施工设计，并明确支设方式、临时支护形式以及材料数量与尺寸等，严格执行掘进作业规程。
2.强化支架强度以及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，尽量选择初具柔性后具刚性的支护结构，缓解巷道位移与变形的问题，同时还有利于巷道空间的完整性的保持，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，增强巷道支护体的强度，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.加强对掘进工艺
（一）对于地质构造与基础条件比较好的煤矿巷道施工而言，可选用整机结构紧凑、中心相对较低、机身较矮、破岩能力较强的巷道综合机械化掘进施工技术。该掘进施工技术主要由悬臂式掘进机、单体锚杆钻机以及供电设备等组成，具有较强的生产能力，并对各种地质条件都比较适应。该掘进施工技术采用液压马达，能够直接驱动装载机构，液压系统增设了自动加油装置，稳定性与可靠性高；PLC技术作为该技术电气系统的主要控制技术，还有故障诊断以及工矿检测等功能。
（二）对于大断面的煤层而言，可采取连续采煤机掘进施工技术。在多巷快速煤矿掘进施工以及矩形断面双巷掘进施工中，该掘进施工技术应用广泛。采用该技术进行大断面煤矿巷道掘进时，在采用连续采煤机开掘运输巷道时，在回风巷道中，锚杆钻车可同时进行锚杆支护作业，两者还能实现连续交叉作业。
五、结束语
总而言之，煤矿井下巷道掘进顶板支护工作必须要按照施工的流程展开，控制好施工的质量，提高施工的水平，为后期煤矿井下巷道的掘井施工奠定基础，确保后期施工的安全性。
参考文献：
[1]李国留.煤矿掘进工作面顶板事故分析与防治[J].安全质量，2012，（4）.
[2]翟党帅.井下巷道掘进时的顶板管理研究[J].科技资讯，2012，（02）.
[3]郭中平.关于软岩矿井巷道掘进顶板支护的探索[J].内蒙古煤炭经济，2012.
[4]姬婧，刘宏伟，刘中元.谈巷道掘进中寻找断失翼煤层的方法[J].矿业工程，2011（03）.
[5]窦世文.六家煤矿软岩回采巷道联合支护技术研究[J].矿业快报，2009.10.
【关键词】 煤矿；井下；掘井；顶板支护
一、前言
在煤矿井下巷道掘井施工的过程中，为了防止施工中出现各种危险情况，必须要进行顶板支护，顶板支护是为了保护顶部土层的稳定性，提高施工的安全性，因此，顶板支护非常必要。
二、煤矿巷道掘进施工方法简介
1、钻眼爆破法，采用钻眼爆破法对煤矿巷道进行掘进施工通常需要几台煤电钻进行共同施工，在众多因素当中，施工技术以及施工组织是考虑炮眼深度的重要因素，而炮眼与炮眼之间的距离必须要充分考虑到煤层的实际强度，而施工人员在对炮眼进行布置工作的时候，必须要遵循一定的基本原则，这个原则基本上与岩巷类似，我们知道煤的基本特質是软，所以对其进行掏槽工作相对简单，目前最多被采用的是单向掏槽的方式，而当面对较深程度的炮眼时，因为这类炮眼的断面相对小，通常情况下采用的是复合式掏槽方法，假如存在软煤夹层，施工人员就必须在软煤带中布置掏槽，通常情况下，掏槽眼会有3个左右，且其倾斜角度要大于60度、小于90度，如果断面非常狭小，一般不会设置辅助炮眼。
此外，我们必须要提到装煤，大家知道，装煤是一项费时费力的工序，在施工现场，通常采用ZMZ型装煤机进行装煤作业，该型号的装煤机采用履带式行走作业，这种履带行走的方式具有灵活性好、工作效率高等诸多优点，并且ZMZ型装煤机可以对煤矿进行持续性的装载，非常适合在掘进断面上进行施工作业。而我们经常见到的装载机，其装载效率是人工装车效率的五倍之多，如果装载机和装煤机联合作业，效率提高的更加明显，在煤矿巷道的断面能够满足装载要求的情况之下，我们也应当利用装载机对煤炭进行装载工作，而对于一些较为狭小的断面，需要特殊制造一些小型的装载器械。
2、在进行破煤、装煤的作业中，需要将煤炭转运到规定的运输设备之上，需要采用的掘进机械是煤矿巷道掘进机，这种煤矿掘进机具有进度快效率高、安全等诸多优点，可以说，我国目前的煤巷施工的重要发展方向就是采用掘进机进行掘进施工，在施工中采用掘进机施工作业，加之相适应的运输设备，形成一套流水作业模式，可以从根本上解决煤矿巷道掘进施工的工程进度问题，极大程度地提高了生产效率。而相对于掘进机，连续采煤机的结构与之大不相同，它的宽度非常大，主要采用横轴的切割方式，利用连续采煤机可以一次性挖掘出3米宽的巷道，由此看出，它是采煤作业的主要设备，在欧美一些发达国家，连续采煤机对煤矿中的大部分资源进行开采作业。连续采煤机有很多优势，优势之一便是连续采煤机的投入小，而受益则很高，此外连续采煤机综合了掘进和回采，使二者进行有机融合，这一模式大大缩短了矿井的建设周期，加快了出煤的速度，大幅度提高了产量，最大限度节约了时间以及成本，且连续采煤机多数采用的履带行走，移动起来非常简单，所以在近几年，它被广泛地运用到了煤矿巷道掘进，而且具有非常快的速度。
但是，要想让连续采煤机充分发挥其主要性能和优势，就必须要对影响连续采煤机正常使用的因素进行了解，我们知道，连续采煤机要想下井作业相对比较困难，因为它的一些配套设备和其本身的吨位很高，不能对其进行解体搬运，而根据我国的地质特征，连续采煤机多数都需要在井下进行作业，这严重制约了其使用范围及煤矿的生产能力。
三、巷道支护原理及其分类
从原始的木质支护开始走向了现代化支护方式转变，经过了砌碹支护的方式，通过对优点与缺点的比较，在实践中又开始使用型钢支护，在这一过程中，研究不断深入，带来的社会效益与经济效益也非常好。现代工程中使用的棚式支护方式，能够很好地克服之前的支护方式所存在的缺点，大大减轻劳动者的强度，从而提高经济效益。支护的作用主要有：
1、防止工作空间直接顶岩层的垮落，保护好工作空间，以便能正常、安全地进行采煤工作。
2、在一定程度上防止基本顶岩层的下沉、弯曲和离层，保持基本顶岩层的基本整体性，增大基本顶的强度。
3、衡量工作面支护效果的标志，就是工作面不发生冒顶事故。
巷道支护有着多种的支护形式，主要是架棚支护、锚杆支护还有喷射混凝土支护。
1.架棚支护
架棚支护使用的是棚式支架，而棚式支架主要有木棚、金属棚、钢筋混凝土棚。木棚和钢筋混凝土棚主要为梯形结构，而金属棚除了梯形结构外，还有拱形结构。为了适应动压变化还有可缩性结构。在我这几年工作中遇到的架棚支护主要使用的还是拱形结构的金属棚。
2.锚杆支护
锚杆支护是快速、安全、经济的巷道支护方式，是巷道支护技术的主要支护手段。
3.喷射混凝土支护
喷射混凝土支护具有及时、早强、密贴、封闭围岩的特点。到目前为止喷射工艺已经发展为多样化。
在实际的工作中也并不是只有单一的支护形式，在我所参与施工的巷道中主要的支护形式就是“锚网喷”。也就是金属锚杆、金属网片加上喷射混凝土支护。还有采用的是“锚网喷”加锚索支护、金属架棚及混凝土砌碹的支护等支护形式。在施工中应注意锚杆的扭矩力、混凝土的标号等一些方面是不是能达到具体设计的要求，使用的材料如黄沙、水泥、石子等应及时送检确保施工质量合格。
四、煤矿井下巷道掘进工作面支护施工要点
众所周知，采煤工作面是地下移动着的工作空间。为了保证生产工作的正常进行与矿工的安全必须对它进行维护。然而采煤工作面的矿山压力显现又决定于采煤工作面周围所处的围岩和开采条件。因此，为了确保回采工作空间的安全，必须对采煤工作面形成的矿山压力加以控制。控制采煤工作面矿山压力，从总体上来说是属于矿井设计中应考虑的一部分，如开采顺序、采煤工作面的布置等。从局部来说，主要是指工作空间的支护以及采空区的处理。回采工作空间的直接维护对象是直接顶，直接顶的好坏将对生产与安全有直接影响，而直接顶的完整性又受到老顶平衡特征的影响，例如工作面的初次来压与周期来压都是由于老顶的活动而形成的。从一定意义上讲，控制采煤工作面的矿山压力显现主要是控制老顶的活动规律，使其不危及到工作面的安全。工作面支护的直接对象是直接顶岩层，通过直接顶间接地对老顶的活动起一定的控制作用。采空区处理的具体措施则对老顶的活动有着明显的影响。 为了指导采煤工作面的顶板管理，选择合适的液压支架形式，单体支架的支护方法和采空区处理措施，以及为了确定液压支架的支护强度和单体支柱的支护密度，以提高工作面的安全程度，减少顶板事故，原煤炭工业部颁发了缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类方案。实践中为防止支柱插底，提高支护系统的刚度，采取穿柱鞋的措施。当支柱穿上底鞋时，则其承受的载荷将随底鞋的特点而明显增加，当底鞋压裂后其承载能力迅速下降，且穿底量明显增长。此处应指出，底鞋不宜采用木材，因为木材的横向抗压强度甚小，只有3MPa左右，与软底板情况相近，因此抗插入能力差，效果不明显。一般情况下，金属顶梁是刚性结构件。支柱则常由两节（即活柱和底柱）组成。它们之间的伸缩关系形成了支柱的可缩性。因此，支架的特性主要是由支柱的特性来决定的。对于液压支架其力学特性不仅决定于液压支柱的力学特性，还取决于其结构，可形成不同的力学特性。但架设支架后形成了顶底板围岩与支架的组合体，此组合体特性还决定于架设时底板与支柱间有无浮矸、支柱能否插入顶底板等情况而定。
五、加强掘进工作面顶板技术管理的措施
1.加强技术准备，提升巷道顶板的承载能力
（一）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場最适合的支护方式；同时针对重点施工部分，如冒顶处理、掘进工作面巷道开口等，要预先制定相应的安全技术方案。
（二）强化巷道掘进施工设计，并明确支设方式、临时支护形式以及材料数量与尺寸等，严格执行掘进作业规程。
2.强化支架强度以及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，尽量选择初具柔性后具刚性的支护结构，缓解巷道位移与变形的问题，同时还有利于巷道空间的完整性的保持，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，增强巷道支护体的强度，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.加强对掘进工艺
（一）对于地质构造与基础条件比较好的煤矿巷道施工而言，可选用整机结构紧凑、中心相对较低、机身较矮、破岩能力较强的巷道综合机械化掘进施工技术。该掘进施工技术主要由悬臂式掘进机、单体锚杆钻机以及供电设备等组成，具有较强的生产能力，并对各种地质条件都比较适应。该掘进施工技术采用液压马达，能够直接驱动装载机构，液压系统增设了自动加油装置，稳定性与可靠性高；PLC技术作为该技术电气系统的主要控制技术，还有故障诊断以及工矿检测等功能。
（二）对于大断面的煤层而言，可采取连续采煤机掘进施工技术。在多巷快速煤矿掘进施工以及矩形断面双巷掘进施工中，该掘进施工技术应用广泛。采用该技术进行大断面煤矿巷道掘进时，在采用连续采煤机开掘运输巷道时，在回风巷道中，锚杆钻车可同时进行锚杆支护作业，两者还能实现连续交叉作业。
五、结束语
总而言之，煤矿井下巷道掘进顶板支护工作必须要按照施工的流程展开，控制好施工的质量，提高施工的水平，为后期煤矿井下巷道的掘井施工奠定基础，确保后期施工的安全性。
参考文献：
[1]李国留.煤矿掘进工作面顶板事故分析与防治[J].安全质量，2012，（4）.
[2]翟党帅.井下巷道掘进时的顶板管理研究[J].科技资讯，2012，（02）.
[3]郭中平.关于软岩矿井巷道掘进顶板支护的探索[J].内蒙古煤炭经济，2012.
[4]姬婧，刘宏伟，刘中元.谈巷道掘进中寻找断失翼煤层的方法[J].矿业工程，2011（03）.
[5]窦世文.六家煤矿软岩回采巷道联合支护技术研究[J].矿业快报，2009.10.