浅析软岩矿井巷道掘进顶板支护技术

臧震儒崔风民

摘要：随着中国经济的发展和科学技术水平的进步，煤矿井下开采业也处于蓬勃发展中，井下巷道掘进技术作为关系到煤矿安全生产和经济效益的重要技术，受到相关部门的关注和重视。井下巷道掘进技术是一项较为复杂的技术，它需要技术人员选择合理科学的施工工艺和施工设备，并根据实际井下情况调整进度并安排最合适的掘进速度。文章对软岩矿井巷道掘进顶板支护技术进行了研究分析，以供参考。

关键词：软岩矿井；巷道掘进；顶板支护技术

前言

随着近几年我国各行各业对煤炭能源需求量不断加大，煤矿企业采掘活动不断加大，造成了矿井内掘进工作面数量随之增加。目前我国掘进工作面在施工过程中一般采用传统锚（索）喷网联合支护形式，但矿井内地质构造及施工环境复杂，掘进巷道在施工过程中受上覆岩层及邻近采空区采动压力影响，掘进巷道支护工艺、支护技术以及支护质量还存在一些问题，严重影响着掘进巷道施工安全。

1煤矿软岩掘进支护存在的问题

1.1支护技术不合理

（1）部分煤矿企业为节约成本，掘进巷道在支护时采用的支护材料不符合支护设计要求。如侏罗纪煤层硬度较高、对支护材料要求相对较低，而对于石炭二叠纪煤层，断层构造较多、地板破碎、煤层松软等，巷道对支护材料选取要求较高，煤矿企业未能根据实际生产情况，进行严格选择合适的支护材料。

（2）设计部门在对掘进巷道支护设计时，未充分考虑施工巷道顶板围岩情况、巷道受压情况以及断层破碎带分布情况，造成设计盲目性大，对破碎顶板未采取合理有效的支护形式，从而加大了顶板维护难度，提高了煤矿顶板事故率。

1.2支护工艺安全管理不到位

（1）煤矿企业对顶板支护重要性重视不够，对掘进工作面顶板出现破碎、顶板过断层带以及受采动压力影响顶板下沉时未及时采取安全措施，致使发生重大煤矿顶板事故。

（2）施工队组在巷道掘进过程中，对顶板支护安全管理不到位，巷道支护完后未能及时检查支护质量及支护失效情况，特别对于炮掘巷道受爆破震动影响，邻近工作面一排甚至几排支护会出现支护失效情况，若未及时采取措施，很容易造成巷道冒顶。

1.3支护材料不合格

（1）掘进巷道顶板支护材料不合格是造成煤矿重大顶板事故重要原因之一。巷道支护材料选取时未充分考虑施工实际情况，支护材料的长度及直径不满足施工围岩支护要求。

（2）很多煤矿企业为节约成本，在采购支护材料时未严格按照设计要求进行选取，少数煤矿目前仍采用水泥托板、树脂锚杆等来进行掘进支护，而这种支护设施抗压强度差，对复杂围岩支护时支护效果不明显，降低了巷道顶板稳定性。

1.4支护设备落后

（1）目前煤矿炮掘巷道普遍采用风动锚索机进行顶板钻眼，而锚索机在钻眼过程中由于人为施工误差，钻眼角度、眼深存在一定误差，导致施工顶板支护时施工质量不佳，支护不合格率较高，同时在进行支护预紧时完全靠施工人员感觉进行，误差大，支护预计力不符合设计要求。

（2）对于综合机械化掘进巷道，普遍采用悬臂式掘进机进行顶板支护，而悬臂式掘进机在掘进支护时对巷道空顶处无法超前支护。采用这种设备进行支护时支护效率及支护质量较差，而且很容易出现支护施工事故，无法满足支护需求。

2煤矿软岩巷道掘进支护技术

2.1锚网喷支护技术

在应用锚网喷技术过程中需要将锚杆固定至未被损坏的岩石上，以避免围岩松动变形而降低锚杆的稳定性能。然后要喷射混凝土的喷层来将围岩周边进行封闭，在喷层中夹设一层钢筋网来优化喷层支护强度以及柔韧度，全面改善支护构造的强度。喷网在施工过程中可以与围岩进行紧密的结合，从而避免围岩出现风化或潮解的情况，并且提升围岩的强度。同时，喷网中的钢筋网能够使得喷网拥有更加良好的柔韧性，从而避免围岩产生过多的裂缝，保证岩体的整体性。锚杆、混凝土、喷网以及钢筋网所组合而成的支护体不单单可以全面提升软岩围岩的承载能力，还可以防止围岩变形，提供相应的辅助保护，避免围岩以及其他变形情况出现，从而影响巷道的安全稳定性能。

2.2锚注支护技术

软岩巷道掘进支护中为了充分突出锚杆支护的优势，改善围岩的强度，则可以利用锚杆作为注浆管使用，实现外锚内注，从而实现锚注一体化。这一支护技术可以有效改善软岩巷道中松散碎软型的岩石。锚杆注浆技术可以优化围岩松散的状态，使得岩体内胶结力明显，内摩擦角得到提升，从而改善围岩的强度，激发围岩潜在的承受能力。注浆锚杆形成的加固圈可以给锚杆提供有力的基础，使得锚杆可以对松散的围岩形成加固的作用。锚杆注浆使得破碎围岩中间的空隙变得十分紧实，以保障荷载能够均匀的影响巷道周围。

2.3选择合理支护形式

（1）对于顶板平整施工巷道可采用锚杆+锚索+金属网联+喷浆联合永久支护，可有效加强顶板围岩稳定性，采用喷浆可降低顶板破碎程度，提高顶板平整性。

（2）对于破碎、软岩巷道顶板采用注射马丽散与催化剂混合液及施工撞楔超前支护，将破碎顶板维持稳定后再施工永久支护，从而进一步加强顶板围岩稳定。

（3）在过断层带等地质构造时施工永久支护，对断层破碎带岩石加固稳定后再在施工巷道架设工字钢棚，从而进一步降低围岩变形；在施工永久支护时可适当缩短支护间、排距，选取的支护材料长度、直径必须符合支护设计要求。

（4）掘进机掘进时，一般工作面空顶距离达3~5m，对于破碎顶板，容易造成大面积顶板垮落现象，而悬臂式掘进机无法实现空顶超前支护，可设计一套丝杠式前探超前支护对空顶处进行临时维护。这样可有效提高施工安全性，降低底板事故率。

2.4不断更新掘进支护设备

为确保掘进巷道支护安全可靠，必须及时更新设备，根据煤矿实际生产情况，科学、合理地选取支护设备，提高支护结构稳定性。目前美国已研发出智能监测掘进支护设备，该设备在钻眼过程中可对顶板围岩进行监测，同时在施工锚杆、锚索时锚固力、预紧力通过电子显示屏可进行调整观察，大大提高巷道支护质量，降低支护劳动强度，有效提高巷道顶板稳定性。

结语

煤矿掘进巷道在施工过程中必须确保顶板支护安全可靠，才能有效保证工作面安全施工。在实际生产过程中，由于受各种因素影响，掘进巷道支护存在很多问题，影响施工巷道安全生产，通过对当前煤矿掘进巷道支护存在的文题进行探讨，并提出了有效措施，为煤矿掘进支护提供有力参考依据，为加强顶板支护，保证施工安全奠定基础。

参考文献

[1]李亚辉.化乐煤矿泥化软岩巷道支护及快速掘进技术研究[D].中国矿业大学,2015.

[2]王旭锋,张东升,邵鹏,张炜.深部软岩锚喷支护巷道快速掘进技术[J].采矿与安全工程学报,2011,28(03):415-419.

[3]马睿.巷道快速掘进空顶区顶板破坏机理及稳定性控制[D].中国矿业大学,2016.

[4]张海洋.云驾岭矿深部回采巷道围岩稳定性评价及支护技术研究[D].中国矿业大学(北京),2017.