范备战 姜启彬
山东能源临矿集团郭屯煤矿 山东菏泽 274700
摘要：煤矿井下巷道掘进施工是煤炭资源开采中重要的施工环节，具有难度大、安全要求高、隐患突出等特点。在过断层和岩巷石门揭煤时会出现托顶煤施工情况，为了保证掘进施工的质量和安全，需要采用加强支护措施，用锚杆、锚索等装置配合施工。本文主要分析和探讨煤矿井下巷道掘进托顶煤施工支护技术及应用，希望可以为提高井下巷道掘进质量和安全提供一些参考。
关键词：煤矿；井下巷道；掘进；托顶煤；支护技术
引言：需要用到托顶煤施工的情况通常有两种，一种是煤矿井下巷道掘进遇到了断层，需要通过托顶煤施工的方式来进入正常煤层，另一种是岩巷石门揭煤，这种煤层位于巷道上方，需要通过托顶煤施工的方式进行开采。在煤矿井下巷道掘进过程中，托顶煤施工是一种难度、隐患非常突出的工程，支护工作处理不佳很有可能导致巷道安全事故，影响煤炭的开采质量和效率。
1.影响煤矿井下巷道掘进稳定性的因素分析
1.1 井下地质条件
在煤矿进行井下巷道掘进施工时，井下地质条件是影响巷道稳定性、决定巷道支护方式的重要因素。如果井下巷道掘进时，岩层存在诸如断层、褶曲、陷落柱、顶板破碎带等地质问题，区队必须放慢掘进速度，采取超前支护或边掘进边支护的方式来提高掘进的安全性和巷道的稳定性。因为断层、褶曲等地质问题会容易导致掘进质量问题、顶板破碎问题、坍塌问题，所以，区队掘进过程中必须充分考虑到地质条件，做好掘进和支护处理工作。
1.2 掘进和支护施工工艺
在煤矿井下巷道掘进施工过程中，施工人员主要运用的掘进方法为钻爆法等，支护方法主要为锚网喷支护、顶板加固等。任何一项施工工艺的选择和使用都需要与煤矿井下巷道的实际情况进行匹配，尽可能避免会对井下巷道围岩形成破坏和伤害的施工工艺，提高井下巷道的质量和安全。在实际施工过程中，施工人员的装药量、打眼位置、打眼深度、施工速度等都是影响掘进施工质量、支护质量的重要因素，必须做好相应的风险应对准备，避免给巷道带来更大的风险。
1.3 施工人员专业水平
煤矿井下巷道掘进与支护是一种作业难度大、安全性有限、重要性高的施工工序，对施工人员的专业水平、综合素质要求较高。当施工人员的工作态度、安全意识、专业水平不能达到施工需求时，井下巷道掘进和支护施工很难保证质量和安全。在实际煤矿开采过程中，很多煤矿企业选择聘用兼职或非专业人员来降低人力成本，其实是在牺牲井下巷道掘进和支护的稳定性、安全性，这种控制成本的方式应当被严肃整治。
2.煤矿井下巷道掘进托顶煤施工支护技术及应用
2.1 超前支护技术及应用
超前支护是一种在隧道工程、煤矿井下巷道掘进工程中使用的，为了保证开挖工作面稳定而采取的辅助、支护措施。因为被应用在工作面开挖前，所以被称为超前支护。
煤矿井下巷道的超前支护通常需要根据围岩、煤层的实际情况进行选择，比如：当石门揭煤或过断层托顶煤煤层较软时，施工人员采用的超前支护技术为管缝锚杆支护技术；当过断层托顶煤煤层较硬时，施工人员采用的超前支护技术为高强锚杆支护技术。
2.1.1 管缝锚杆超前支护技术
管缝锚杆超前支护技术应用中，施工人员需要选择规格为43mm×2200mm的管缝锚杆，锚杆与巷道坡度的夹角应控制在10~30°范围内，排设间距为300mm×800mm，允许偏差范围不超出±100mm。管缝锚杆的外露长度需控制在小于100 mm的情况下，配合使用金属网、双抗网、M钢带。
2.1.2 高强锚杆超前支护技术
高强锚杆超前支护技术应用中，施工人员需要选择规格为20mm×2400mm或22mm×2400mm的锚杆，锚杆与巷道顶板的夹角应控制在75°，允许偏差范围不超出±10°。高强锚杆的排设间距为800mm×800mm，允许偏差范围不超出±100 mm。高强锚杆的支护需要配合使用锚固剂，实际施工中常用MSCK2350或MSM2350作为树脂锚固剂，保证高强锚杆的支护强度。必要时，施工人员可对锚杆施加预紧力，提高高强锚杆支护的效果。
2.2 巷道断面支护技术及应用
煤矿井下巷道断面支护技术的选用需要根据托顶煤煤层厚度来进行选择，调整锚索、锚杆锚入稳定岩层的具体深度，保证巷道掘进的稳定性。比如：当托顶煤煤层厚度小于1200mm时，锚入稳定岩层长度不得小于800mm；当托顶煤煤层厚度在1200 mm~2000mm之间时，施工人员需要使用金属网、双抗网、M钢带进行锚杆、锚索加固，锚索采用的钢绞线也需要调整为强度更大的规格；当托顶煤煤层厚度超出2000mm时，锚杆、锚索锚入稳定岩层长度不得小于1000mm，并配合使用锁具等装置，施加预紧力。如果施工人员在巷道掘进过程中遇到了煤层位于巷道上方的情况，即石门揭煤时，需要采取拱部支护技术，借助高强锚杆、金属网形成锚网喷，配合水泥砂浆、蝶形托盘来为石门形成一层更高强度的支护体系。
2.3 顶板加固技术及应用
顶板加固是井下巷道支护技术中的常见方式之一，主要应用在容易发生冒顶事故的巷道内，提高巷道掘进的稳定性。在托顶煤施工中，施工人员需要根据托顶煤煤层厚度、井下地质条件、围岩状态等参数来分析是否使用顶板加固技术。比如托顶煤煤层厚度大于2000mm时，需要使用顶板加固技术。同时，锚索长度、外露长度、距离顶板的距离、锚索间距等参数必须进行相应的调整，保证一梁三索，保证锚索锚入稳定岩层的深度不小于1000mm，保证锚索梁之后掘进面的距离不得大于5m。在岩巷石门揭煤施工中，顶板中心布置的单锚索需要进行加固，锚索锚入深度等要求与前者相同，间距需设计为1600mm×1600mm。
结束语：在煤矿井下巷道掘进过程中，支护是十分重要的施工环节，能够有效提高巷道内的施工安全和质量。面对托顶煤施工时，区队可以选择超前支护、锚杆锚索支护、顶板支护等形式，具体需要根据围岩性质、条件、托顶煤厚度等实地参数来进行选择，提高煤矿井下施工作业的安全程度。保证煤炭资源的开采效率。
参考文献：
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[2]张福伟. 基于GEO5的煤矿井下巷道支护稳定性分析[J]. 内蒙古煤炭经济,2019(01):123-124.