巷道掘进过陷落柱顶板支护技术及施工工艺探讨

2023-02-08

巷道掘进过程中伴随着安全事故的发生，由顶板造成的安全事故较为频繁。因此需要加强对巷道掘进的管理及对顶板的管理工作，完善巷道掘进过陷落柱顶板支护技术和相关的施工工艺，从而减少安全事故的发生，促进我国煤矿产业的发展，带动经济水平的提高。

1. 巷道掘进过陷落柱的简要概述

(1)陷落柱地质构造

陷落柱等在地质构造中比较普遍，种类多且分布范围比较广阔。在我国较大的煤矿中往往存在大量的石灰岩，而石灰岩在地下容易受到水的长期溶蚀，然后形成天然的溶洞，随时间推移，逐渐变大，致使覆盖的煤层脱落，形成陷落柱。陷落柱的形状不一，有的为椭圆形有的是扁圆形，通常是大小不一的不规则形状，而且陷落柱的岩石棱角比较分明。

(2)巷道掘进过陷落柱的影响

陷落柱的地质构造对煤矿的开采过程有着双向的作用，既可以完好的保护煤层，又可以增加巷道掘进过程中的困难性和破坏程度。同时，陷落柱比较多的地方，其所在地区的煤层受到的破坏性也就越大，主要表现在减少煤炭储量、降低巷道掘进的效率和质量、增加了巷道掘进的成本、影响了正常化生产等方面。因此，要在巷道掘进的过程中，加强对其地质构造等的研究，及时处理并防患可能有的问题，减少不必要的安全隐患，加强掘进的效率和质量，提高掘进的经济效益，增强煤矿可利用率。

2. 巷道掘进过陷落柱顶板支护技术解析

(1)采用带压和让压的支护方式

在实际的巷道掘进过程中，需要加强顶板支护技术，就必须把顶板支护技术作为巷道掘进方案的第一步，采用带压和让压的支护方式，可增强顶板支护强度。并且需要较高的标准，来对巷道岩层的受力和承载情况进行严格控制，通过支护的强化来完善巷道施工情况，为施工营造一个安全的环境。而且还要将支护的地方为重点，防止巷道岩石及局部地方发生变形、冒顶的情况，造成其损坏，延缓施工的工期。

(2)巷道掘进顶板支护形式的完善

巷道掘进的支护形式总体是比较传统的，回风平巷又在巷道下方，所以，顶板支护技术简单易懂，且顶板支护技术有利于通风和排水。但支护形式也存在一定缺陷，支护费用较高，且对煤矿易造成损失，维修工作很难进行。同时煤矿承受压力的有限，影响周围巷道的支撑性，甚至出现安全隐患。

因此，加强对巷道掘进顶板支护形式的完善，采用以下两种主要方式：一是采用可缩性支架，其承受能力受外界因素的影响虽大，但通常情况，极限承受力要比实际承受力大;二是锚杆支护，对煤矿挖掘巷道的稳定性起着很重要的作用，且受所处的不同地质环境，煤矿挖掘巷道的作用效果不同，体现也不同。并且利用这种形式在施工的过程中使煤矿挖掘的巷道更加坚固，增强巷道的稳定性。

3. 巷道掘过陷落柱顶板施工工艺解析

(1)巷道掘进陷落柱顶板施工工艺分析

在实际情况中，有的公司经过综合考虑和研究，最终采取了化学浆稳固顶板支护、掘进工作面假顶，加浆固定、全断面封闭浇筑等三种形式。具体的来说，巷道掘进陷落柱顶板施工工艺主要有以下几种：

第一，注浆孔布置参数。将冒顶去的巷道顶板用浆灌入，分别进行钻孔布置，每个孔大约2～3m左右。如图1:

然后，在冒顶去用浆填充钻孔，直到孔的深度能够达到冒顶区域。并且，注浆施工的过程中，现场和施工的技术人员需要根据现场的实际情况来调整钻孔的数量和孔所在的角度。随后，将钻孔进行严谨的规划，根据施工情况，科学的调整钻孔的密度和深度，利用合适的角度完成超前预注浆加固钻孔的步骤。

第二，注浆的施工工艺。使用气动高压双液化学注浆，主要工艺流程包括：设备材料下井-施工现场准备-注浆设备、系统设备准备-打眼机具检查运转-注浆设备、系统检查运转-打眼并按装孔口管-系统连接试水-注浆管与空口管连接-注浆-换孔注浆-清洗注浆系统-设备规整、清理现场。

第三，注浆终压。根据实际的施工情况，检查调查现场围岩的详细条件以及注浆液的特性，设计铆钉去填充注浆终压为4MPa，超前注浆加固终压为10～15MPa。当然，具体的数据还要根据实际情况作出调查后再进行确定。在施工的现场很多条件都会随时改变，因此，施工人员要视情况而定。

第四，注浆钻孔要求。注浆孔的设计好坏关系到注浆的效果，在注浆的过程中，时刻注意角度和深度，以及相应钻孔之间的间距等参数是否符合标准。当然，每个过程都可能存在误差，其误角度差值不能超过4°，深度误差值不能超过200mm，间距的误差不能超过200mm。由于施工现场条件复杂，所以，允许在特殊情况下，相关的工作人员可以做适当的调整。

第五，U型钢架棚支护施工工艺。在完成注浆等施工工艺之后，要架起U型钢架棚支护，利用科学准确的规格来固定支护的稳定性，使支护能够更加稳固。

第六，注浆效果监测。在经过一定时间后，要严格按照要求对注浆进行检验，看其成效是否合格。具体的检测要求按照一个月的基准，来测量基点的位移情况。检测点位移情况如图2所示：

(2)巷道掘进陷落柱顶板施工安全技术措施

在具体的施工工艺中，要注意施工安全技术的处理。列举以下主要几点：第一，严格执行敲帮问顶制度，建立健全其他责任安全制度，严禁出现空顶作业，并做好超前临时支护工作，保证工作顺利进行;第二，严格检出“预测预报、有掘必探、先探后掘”的原则进行施工，能够及时对巷道进行详细的检测和报告，并且一定要注意在掘进巷道的时候先对巷道进行一个详细的探究，拿出具体的、可实际操作的报告和流程，才能进行最终的施工步骤;第三，顶板破碎等现象，没有办法及时完成任务时，要及时向有关部门或者相关部门进行准确的报告，并根据实际情况重新进行科学方案，减少施工进程中不必要的损失;第四，巷道掘进工作停止时，要求最后一排的锚杆距离窝头的距离不超过300m，不然的话，就要重新使用临时性的支护管理措施;第五，搬运大件设备材料时，相关的工组人员必须进行协调，经过合作交流之后才能进行搬运，避免在搬运的过程中伤及他人，带来严重的生命财产安全事故;第六，竖腿时，切记要两个人共同合作，避免棚腿破坏风筒，造成工作面微风或者出现无风作业。并且架棚一定不能前倾后仰，歪七倒八的，防止迈步现象的发生，保证棚腿能够立直，减少其他事故的发生;第七，钢梁和棚腿要紧紧贴住围岩，不能松动或者出现空顶的现象，并且钢梁出现不能够直接接顶的情况时，要用勾木等工具进行固定，确保支护的质量，保障巷道掘进工程的顺利进行。

4. 结束语

巷道掘进的过程中，有诸多影响因素，其中最重要的为地质构造。陷落柱作为普遍存在的地质构造之一，对巷道掘进工作的过程产生了重大的影响。其中，主要的影响不仅体现在对煤矿开采的难度、煤矿生产的安全、煤炭储备量的保护方面，更严重影响巷道掘进的效率质量。总之，巷道掘进工作进行之前，一定要加强对地质构造的勘查力度，不断完善巷道掘进陷落柱顶板支护技术和相关的施工工艺，并且制定完善的、科学的、具有可实施性的安全技术防范措施，在一定程度上减少陷落柱对巷道掘进工作产生的影响，提高巷道掘进所带来的安全性和经济效益。

摘要：随着我国经济水平的不断发展，科学技术的不断进步，相关的巷道掘进技术也得到了一定的发展，为我国煤矿产业的发展奠定了基础。当然，巷道掘进陷落柱需要注意其顶板支护和施工工艺两方面，巷道掘进陷落柱顶板支护技术是巷道掘进的基础工作之一，有着非常重要的影响和作用，支护工作能够有效的开展，会严重阻碍其他工序的进程。而施工工艺也是完善巷道掘进的重要步骤之一，对施工工艺有了良好的把控和提高，能够带来巨大的效益。

关键词：巷道挖掘,陷落柱,顶板支护技术,施工工艺