煤矿掘进巷道顶板事故预防措施研究

王国滨

摘 要：为了改良围岩的稳固性，让巷道更加稳定，我们应该从优化巷道断面和改进巷道支护策略上下手。调查巷道断面的影响原因，分析断面的设计，以图更为科学的优化。再从巷道支护原则和形式选择上具体研究，将掘进巷道顶板事故的发生率降到最低。

关键词：顶板事故；掘进巷道；煤矿；预防举措

近些年来，随着我国经济的蓬勃发展，各工业增强产业规模，对煤矿的需求也不断加强。导致煤矿开采度直线上升，各矿井的掘进施工队伍面临的地质环境也比以往更为复杂。直接让煤矿事故发生率居高不下，在这些事故当中，约近一半为顶板事故，再顶板事故当中，掘进工作面冒顶事故又尤为典型。为了在顶板事故预防中要做到未雨绸缪，各掘进队伍技术人员应该认真调研顶板岩性，改善巷道断面支护形式，将巷道断面的参数控制在科学的参数范围中。

一、优化巷道断面

（一）掘进巷道断面的影响因素

巷道断面根据轮廓线的差异可细化为折线形和曲线形。而影响这些巷道断面的因素大致在三个方面：（1）地压方向与大小；（2）巷道根据不同用途，采用支护形式及支架材料也不同，服务年限也会不同；（3）施工设备与掘进工作方式差异。

（二）优化设计巷道断面

顶板及侧向压力相对较弱的巷道，选用梯形或矩形的断面比较科学。反之遇到顶板压力和侧向压力较小的情况，直墙拱形的断面设计比较适合施工规范。而对于顶板，地板及侧向的压力都比较大的巷道来说，以上办法就不好采用了，而将断面设计成封闭的圆形或封闭的椭圆形时，受力才能更好分散以期很好控制住围岩的变形。

不同情况的巷道断面，支架材料和形式也不相同。比方说，梯形的巷道断面，支护时采用工字钢。圆形或椭圆形的巷道断面，支护时采用U形钢比较符合设计逻辑规范。

围岩压力较小，工作环境稳定，服务年限较短的巷道，采用梯形的断面设计形状，用锚杆等作为支架支护。反之较大压力的巷道，采用圆形的巷道断面设计，采用U型钢来支护。拱形断面与半圆形断面的应用随着开采技术的提升和锚喷支护、U型钢支护的普及下得到了很好的推广和应用。

二、改善巷道支护形式

中国地下需开采的煤矿占总煤矿资源的八成，煤矿开采作业在地下，所以稳固安全的巷道就比较重要。而影响巷道稳固的最主要因素就是巷道支护。

（一）巷道的支护原则及其施工形式

没有规矩，不成方圆。在支护原则下进行巷道施工作业，才能更为安全和高效。在进行实际的支护作业时，采取带压和让压的支护模式，配合使用锚杆和锚索。为防止巷道的局部受力不均影响整体施工质量，我们应该将支护的加强作为重重之重，严格控制围岩的受压，避免出现诸如岩层脱落破碎现象[1]。加固好锚杆和锚索，最大限度防止出现因锚杆承受不住而失效的现象。

（二）根据煤矿本身的稳定性和承载力，科学地选用巷道的支護施工形式。

（1）预留煤柱支护方式。预留煤柱支护比较传统，这种方式根据巷道上下两个区段不同属性，来分别承担不同的作用。上区段当做运输平巷。为了避开支撑压力的峰值，把下区段来作为回风平巷来使用。上下区段之间预留一定宽度的煤柱。采用这种支护形式，这样一来不仅有利于通风和排水，还比较省时高效。预留煤柱的支护方式是一把双刃剑，在给我们带来好处的同时，也存在着支护成本高，和维护巷道不方便的缺点。预留大量煤柱，造成这部分煤矿不得开采，煤柱压力过大时，影响底部巷道稳定性，增大附近煤层开采的安全隐患，由于大量煤柱的存在，地理位置狭小，维护困难，稍有不慎引起冲击低压，后果不堪设想。

（2）U型钢可缩性支架支护。在这种支护方式下，U型钢可缩性拱形支架支护比较典型。支架承载能力主要体现在实际承载能力和极限承载能力两个方面。收缩阶段支架可以承受的压力，连接件和支架工况直接影响这种能力，这种能力就是实际承载能力。而在刚性阶段可缩性支架接受的最大承载力就是极限承载力，当然这种承载能力是不可塑形变形的。一般情况下，极限承载能力要比实际承载能力大，就像电灯泡使用过程中的额定功率与实际功率一般性质。当时实际承载能力与极限承载能力十分接近时，这种可塑性支架发挥出最理想的工作效果。这个U型钢可缩性拱形支架结构简单合理，承载力和可缩性与其他可缩性支架相比都比较强。

（3）矿用支护型钢支护。矿用支护型钢根据使用方向的差异分为U形钢和矿用工字钢。根据使用工况和服务年限的不同，对支护型钢的采用也不同。U型钢可塑性强，而矿用工字钢的韧性较高，抗压和抗剪性也比较强，所以矿用工字钢一般用于刚性需求较强的地方，比如在支护封闭式的椭圆形或圆形巷道时采用。

（4）锚杆支护。锚杆呈杆状，通过锚头内固围岩来增强其稳定性。锚杆根据具体的锚固方式、锚固段实际工况和长度、作用特点分为很多种。主动式锚杆和被动式锚杆的区别就在于是否先通过施加预应力来增大不同岩层的摩擦，让锚固范围下的岩层形成拱形的结构。主动式是需要施加的，被动则无需。我们应该根据不用情况灵活选用对应的锚杆支护。

三、结语

为了更好地保障施工安全，提升矿井采煤和运送的工作效率。我们应该重视巷道的施工质量，根据实际的地质条件，从围岩特性调查入手，认真分析选用巷道的支护形式，科学地优化断面设计，合理加固围岩。将巷道的冒顶率和事故发生率降到最低，煤矿企业才能得到稳步高效的发展。

参考文献：

[1]李国平.浅谈煤矿掘进巷道顶板事故预防措施探讨[J].工程技术：引文版，2016（5）：00034-00034.endprint