唐文超

（榆林神華能源有限責(zé)任公司，陜西　榆林　719000）

淺析礦井頂板支護(hù)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

唐文超

（榆林神華能源有限責(zé)任公司，陜西榆林719000）

摘要：礦井頂板事故是煤礦五大災(zāi)害之一，時刻威脅著煤礦工人的人身安全。近幾年，隨著世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，礦井頂板支護(hù)技術(shù)也得到了一定的發(fā)展，但是在實(shí)際的支護(hù)過程中，還存在很大的問題。本文重點(diǎn)對礦井頂板支護(hù)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：淺析；礦井頂板；頂板支護(hù)；實(shí)踐應(yīng)用

煤炭作為我國的重要能源，其主要來源除了部分的露天煤礦外，絕大部分都是井坑煤礦。煤礦是高危行業(yè)之一，而其中頂板事故造成的人員傷亡占據(jù)了煤礦事故中的30%左右。為了防止礦井頂板事故的發(fā)生，我國投入了較大的人力和物力，雖然取得了一定的效果，但是并沒有徹底防止礦井頂板事故的發(fā)生。礦井頂板支護(hù)作為煤礦采煤安全和正常生產(chǎn)的必要措施，其技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用非常重要。

1　支護(hù)型鋼的實(shí)踐應(yīng)用

在我國應(yīng)用比較廣泛的礦用支護(hù)型鋼主要分為U型鋼和工字鋼兩大類，這種鋼材的獨(dú)特形狀及其力學(xué)機(jī)械性能，使其在礦井圓形、橢圓形、半圓形以及矩形巷道的支護(hù)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中，巷道頂板對礦井支護(hù)鋼具有非常高的要求，包括支護(hù)鋼的韌性、抗拉能力、抗壓能力以及抗剪切能力等，所以礦井巷道支護(hù)鋼必須能夠承受較大動載荷的沖擊以及疲勞磨損等；另外，在礦井巷道形成后以及以后的使用過程中，由于各種原因會使得礦井巷道在兩個方向上產(chǎn)生較大的位移，主要包括礦層地質(zhì)構(gòu)造的變化、掘進(jìn)切面的變化等原因，這就對礦井支護(hù)架本身的承載能力提出了更高的要求；與此同時，礦用支護(hù)型鋼材的抗彎截面模量也必須達(dá)到相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，同時還要結(jié)合煤礦的實(shí)際情況，使其能夠滿足礦井巷道支護(hù)整體滑移以及定位的要求等，還應(yīng)盡量加大礦井頂板支護(hù)模塊之間的接觸面積，確保接觸面的平整以保證均勻受力。所以，在選擇礦井支護(hù)所用的鋼材時，必須對其性能進(jìn)行嚴(yán)格的測定，只有符合相關(guān)要求的鋼材才能夠投入使用，否則不得入井使用。

2　伸縮性支架的實(shí)踐應(yīng)用

目前我國煤礦應(yīng)用最為廣泛的伸縮性支架一般為金屬支架，這種支架與其他材料的支架相比，其最大的優(yōu)勢就是承載能力比較強(qiáng)，而且這種承載能力又主要表現(xiàn)在實(shí)際承載能力和極限承載能力這兩種承載能力上。在實(shí)際的礦井巷道支護(hù)中，由于礦井巷道內(nèi)部的具體構(gòu)造以及礦層的地質(zhì)活動等原因，經(jīng)常會使巷道頂板支護(hù)中的某個部位出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，而此時，如果巷道支架模塊的彈性不能滿足要求，就會造成巷道支護(hù)局部出現(xiàn)承載力過大，嚴(yán)重時則會出現(xiàn)支護(hù)板件垮塌、頂板冒落的事故發(fā)生，所以在選擇巷道支架時，應(yīng)該選擇伸縮性能比較好的、能夠滿足礦井實(shí)際情況的支護(hù)支架，這樣可以有效的吸收局部地區(qū)或者是整個頂板支護(hù)的應(yīng)變力，此時才能體現(xiàn)出的承載能力支架的實(shí)際承載能力。而在極限工作情況時，比如巨大的載荷作用或者瞬時沖擊而使支架體現(xiàn)出來的承載能力則是支架的極限承載能力，而在實(shí)際的支護(hù)過程中，這種現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)生，發(fā)生的后果就是造成支護(hù)支架的塑性變形，一般情況下，支護(hù)支架的極限承載能力要大于其實(shí)際承載能力，但是二者的相差并不是很大，如果支護(hù)支架體現(xiàn)出了極限承載能力，則會對支架材料造成嚴(yán)重的疲勞磨損，同時也就降低了支架的使用效率及壽命。所以，在實(shí)際的支護(hù)過程中以及支護(hù)完畢后，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施，避免支護(hù)支架發(fā)生極限承載的現(xiàn)象，如果發(fā)生了則要及時的更換支護(hù)材料，防止長期的使用使其過度疲勞受損，最終發(fā)生悲慘的事故。

3　錨桿支護(hù)的實(shí)踐應(yīng)用

錨桿支護(hù)技術(shù)是目前世界上應(yīng)用最為廣泛，而且效果最好的支護(hù)技術(shù)，這種技術(shù)能夠有效地改善礦井巷道的支護(hù)效果，并且支護(hù)成本較低、工作強(qiáng)度較小，施工也比較方便。在錨桿支護(hù)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，主要是考慮錨桿、錨索和圍巖之間相互作用的關(guān)系，其中錨桿要分為兩種，即非張力錨村和張力錨桿，并且這兩種錨桿還有更詳細(xì)的分類，但是在我國大部分煤礦，都不對其進(jìn)行區(qū)分，這嚴(yán)重影響了頂板錨桿的支護(hù)效果。對煤礦巷道的頂板進(jìn)行支護(hù)，主要是為了構(gòu)建出一個安全的合成梁，而在錨桿支護(hù)體系中，錨桿起到的是抗拉和抗剪的作用；而托板起到的是傳遞轉(zhuǎn)巖載荷給錨桿施加預(yù)緊力的作用；錨固劑起到的是連接的作用，即讓錨桿體與孔壁結(jié)為一體；鋼帶主要是起到實(shí)現(xiàn)錨桿預(yù)緊力和工作阻力的擴(kuò)散、支護(hù)巷道表面改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)以及均衡錨桿受力提高整體支護(hù)能力的作用；錨網(wǎng)主要是起到維護(hù)錨桿間圍巖防止松動滑落外，同時還提供一定的支撐能力以及對深部圍巖起到一定的支護(hù)作用。只有對錨桿支護(hù)體系的組成部分有深刻的認(rèn)識，才能夠在實(shí)際的支護(hù)過程中更好的應(yīng)用。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在錨桿支護(hù)中，錨桿越長則梁的深降量越大，穩(wěn)定性越差；而錨桿越短則梁的沉降量越小，穩(wěn)定性越強(qiáng)；如果錨桿的長度相同，則載荷或預(yù)張力越大，梁的沉降越小，穩(wěn)定性越強(qiáng)。

4　預(yù)設(shè)煤柱的實(shí)踐應(yīng)用

預(yù)設(shè)煤柱是我國傳統(tǒng)采煤作業(yè)工藝中，應(yīng)用較多的一種巷道支護(hù)技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)具有較長的歷史，其優(yōu)勢在礦井通風(fēng)和排水方面體現(xiàn)的更為突出。預(yù)設(shè)煤柱主要是由于礦井巷道本身的功能決定的，巷道的主要功能包括三種，即坑道支撐保護(hù)、人員行進(jìn)通道以及煤炭運(yùn)輸通道，另外還包括一些礦井內(nèi)的通風(fēng)、瓦斯抽采及管理等等，為了使巷道上方的運(yùn)輸層與巷道下方的通風(fēng)層能夠保持一定的距離，一般都會在巷道頂板支護(hù)的鋪設(shè)處預(yù)先留有一定寬度的煤柱，即預(yù)設(shè)煤柱。預(yù)設(shè)煤柱能夠有效的避免巷道上方的運(yùn)輸層與巷道下方的通風(fēng)層發(fā)生直接的應(yīng)力傳遞，這也就確保了巷道的穩(wěn)定性。但是預(yù)設(shè)煤柱存在著十分明顯的弊端，最為明顯的就是煤資源的浪費(fèi)，因?yàn)槊褐惺芤欢ǖ呢?fù)荷，所以煤柱不能夠開采，這就造成了煤炭資源的嚴(yán)重浪費(fèi)；另外，煤柱由于各種原因很容易遭到破壞，需要煤礦投入巨大的資金對其進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)；如果預(yù)設(shè)煤柱的位置設(shè)計(jì)的不合理，則會造成煤柱局部受力過載，很有可能發(fā)生冒頂?shù)氖鹿?。所以在采用預(yù)設(shè)煤柱進(jìn)行巷道支護(hù)時，必須結(jié)合煤礦的實(shí)際情況，包括質(zhì)地構(gòu)造、巷道的使用情況等合理的設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)煤柱。

5　結(jié)語

礦井頂板支護(hù)技術(shù)是煤礦生產(chǎn)技術(shù)中的重要組成部分，煤礦是高危行業(yè)，而礦井頂板事故又是煤礦的高發(fā)事故，為了防止頂板事故的發(fā)生，我們必須熟練的掌握礦井頂板支護(hù)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，在實(shí)際工作中消除安全隱患，從而為煤礦工人提供一個安全的工作環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]康紅普，牛多龍，張鎮(zhèn)，林健，李志紅，范明建.深部沿空留巷圍巖變形特征與支護(hù)技術(shù)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2010（10）：78-79.