巷道掘进与顶板管理(1)

05
现场实践与应用
工程背景介绍
工程概述
本次工程为煤矿巷道掘 进项目，旨在开采煤炭 资源，满足能源需求。
地质条件
工程所在地区地质条件 复杂，存在断层、褶皱 等构造，对巷道掘进和 顶板管理提出较高要求 。
巷道类型与规格
根据工程需求，设计不 同类型的巷道，如运输 巷、回风巷等，规格根 据煤层厚度和地质条件 确定。
掘进与支护技术应用
掘进方法
采用综合机械化掘进技术，配备掘进机、装载机等设备，提高掘进 效率。
支护方式
根据巷道类型和地质条件，选择合适的支护方式，如锚杆支护、喷 射混凝土支护等。
支护材料
选用高强度、耐腐蚀的支护材料，如高强度锚杆、钢带等，确保支护 效果。
顶板管理效果评价
顶板稳定性监测
采用先进的监测技术对顶板稳定性进行实时监测，如位移 传感器、应力计等。
建立巷道顶板管理的智能化决策支持系统， 为顶板事故预防措施
合理选择巷道位置
尽量避开地质构造复杂区域，降低应 力集中对巷道顶板的影响。
优化巷道断面形状和尺寸
根据围岩性质和地应力状况，选择合 理的巷道断面形状和尺寸，减少应力 集中现象。
加强支护措施
采用有效的支护方式和支护参数，提 高巷道顶板的稳定性和承载能力。
加强顶板管理
建立完善的顶板管理制度和监测体系 ，及时发现和处理顶板安全隐患。
地质构造
02
褶曲、断层、节理和层理等地质构造，是影响顶板稳定的重要
因素。
地下水
03
地下水的作用可降低岩石的强度，增加岩体的重力，对顶板的
稳定性不利。
顶板来压规律
老顶的初次来压
老顶初次断裂时出现的矿压显现。
老顶的周期来压
老顶初次来压后，随工作面继续推进，老顶悬露面积不断增大，当其自重超过老顶的强度极限时，会开始断裂垮 落。随工作面不断推进，这种断裂垮落现象周而复始出现。
巷道掘进与顶板管理
汇报人：
2024-01-03
目录
• 巷道掘进技术 • 顶板类型与特性 • 巷道支护技术 • 顶板管理策略 • 现场实践与应用 • 未来发展趋势
01
巷道掘进技术
掘进方法分类
1 2
全断面一次掘进法
按巷道断面设计尺寸，一次爆破成型。
台阶式掘进法
先掘出上半断面，待支护后再掘下半断面。
数据分析与处理
对监测数据进行实时分析处理，及时发现潜在的安全隐患 。
效果评价
根据监测数据和现场观察，对顶板管理效果进行评价，提 出改进措施和建议。
06
未来发展趋势
智能化掘进技术
自动化控制系统
通过先进的传感器和控制系统，实现巷道掘进的自动化和智能化，提高掘进效率和安全性 。
机器人化掘进装备
研发具有自主导航、定位、挖掘和支护功能的机器人化掘进装备，降低人工劳动强度和安 全风险。
03
环保型支护材料
研发环保型支护材料，降低巷道支护对环境的影响，提高巷道掘进的可
持续性。
精细化顶板管理策略
精细化监测技术
采用先进的监测技术和设备，对巷道顶板进 行精细化监测，及时发现和处理潜在的安全 隐患。
个性化支护设计
根据巷道顶板的实际情况，制定个性化的支护设计 方案，提高支护效果和安全性。
智能化决策支持
矿压观测法
通过观测巷道顶板的下沉量、两 帮移近量、底鼓量等矿压显现数 据，分析判断顶板的稳定性和支 护效果。
钻孔窥视法
利用钻孔窥视仪对巷道顶板进行 钻孔窥视，直接观察顶板岩层的 裂隙发育情况和离层状况。
地球物理探测法
采用超声波、电磁波等地球物理 探测手段，对巷道顶板的完整性 、厚度、强度等参数进行无损检 测。
伪顶
直接位于煤层之上，极易垮落的较薄岩层。
直接顶
位于伪顶或煤层（无伪顶时）之上，一般由一层或几层厚度不定的 泥岩、页岩、粉砂岩等比较容易垮落的岩层所组成。
老顶
位于直接顶之上，厚度较大、坚硬的砂岩、石灰岩等岩层。
顶板稳定性评价
岩石性质
01
岩石的强度、节理裂隙的发育程度及其分布状况、岩石的硬度
和脆性等。
信息化管理系统
建立巷道掘进信息化管理系统，实现掘进过程的数据采集、分析和优化，提高决策水平和 生产效率。
高性能支护材料研发
01
高强度支护材料
研发具有高强度、高韧性和耐腐蚀性的支护材料，提高巷道支护效果和
安全性。
02
智能化支护材料
开发具有自感知、自适应和自修复功能的智能化支护材料，实现巷道支
护的智能化和长效性。
棚式支护
采用金属或木质棚架，对巷道顶板和两帮进行长期支撑。
支护材料选择
锚杆材料
选用高强度、耐腐蚀的锚杆材料，如钢绞线、螺纹钢等。
混凝土材料
选用高性能、快硬、早强的混凝土材料，以满足喷射混凝土支护的 需求。
棚架材料
选用承载能力强、耐腐蚀、易加工的金属或木质材料制作棚架。
04
顶板管理策略
顶板监测方法
机械掘进技术
综掘机掘进
使用综合机械化掘进设备，如掘进机、装载机、 运输机等，实现巷道的快速掘进。
盾构机掘进
在软弱地层或含水地层中，使用盾构机进行掘进 ，同时通过注浆等方式加固围岩。
TBM掘进
使用全断面硬岩隧道掘进机（TBM）进行巷道掘 进，适用于长距离、大断面的隧道工程。
02
顶板类型与特性
顶板岩层结构
03
巷道支护技术
临时支护措施
前探梁支护
在掘进工作面前方使用前探梁进 行临时支护，防止顶板冒落。
临时支架
采用轻便、易安装的临时支架， 如金属拱架或木支架，对顶板进 行短期支撑。
永久支护措施
锚杆支护
通过锚杆将巷道顶板与两侧煤岩体紧密连接，形成稳定的承载结 构。
喷射混凝土支护
将混凝土喷射到巷道顶板和两帮，形成连续的支护层，提高围岩 稳定性。
3
导硐施工法
先掘出小断面导硐，然后逐渐扩大至设计断面。
爆破掘进技术
01
02
03
炮眼布置
根据巷道断面形状、岩石 性质和地质构造等因素， 合理布置炮眼。
装药结构
根据炮眼深度和岩石性质 ，选择合适的装药结构， 如连续装药、间隔装药等 。
起爆方式
采用电雷管或导爆索等起 爆器材，通过合理的起爆 顺序和延时设置，实现巷 道的定向爆破。
应急处理方案
立即撤人
发现顶板事故征兆或发生冒顶事故时，立即 停止作业，迅速撤离危险区域。
启动应急预案
根据事故性质和危害程度，启动相应的应急 预案，组织救援力量进行抢险救援。
报告险情
及时向调度室和相关领导报告险情，请求救 援。
现场处置
在确保安全的前提下，对冒顶区域进行支护 加固、清理冒落物等现场处置工作。