復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術應用解析

李志

摘 要：社會經濟發展，對煤炭資源的需求量不斷攀升，然而隨著煤礦開采強度與開采深度的增加，煤礦開采所面臨的地質問題日趨復雜，在復雜地質條件下進行煤礦開采活動，影響煤礦掘進速度及安全的因素較多，如地質斷層、地質褶曲等問題。為保障復雜地質下煤礦開采活動的安全性，結合工程案例，對復雜地質條件下影響煤礦安全生產的因素進行探索，提出復雜地質條件下煤礦掘進支護關鍵技術，探索綜掘錨網支護過斷層技術，通過安全支護，保障巷道掘進支護的安全性與可靠性。

關鍵詞：復雜地質條件 煤礦 掘進支護技術

中圖分類號：TD322 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0077-02

1 工程概況

某工作面開采煤層為丁6煤，地面標高為+160～350 m，工作面標高值為-380～ -435 m，煤礦采面地層為屬于向北傾斜單斜構造，通過探查后發現，該煤礦工作地層傾角值為5°～13°，西部較為平緩，東部較為陡峭。在開采過程中發現，在該工作面內存在著斷層構造，其中正斷層與逆斷層均有發育，該煤礦煤層頂板與底板具體地質狀態、厚度與巖性特性如表1所示。

2 影響煤礦安全生產的因素分析

根據該煤礦概述，可以看出該煤礦地質條件較為復雜，考慮到該煤礦地質條件及斷層問題，為保障煤礦生產的安全性，需要找出在復雜地質條件下影響煤礦安全生產的主要因素，采取有效的煤礦掘進支護技術，充分保障生產安全。

通過研究發現，該煤礦地質條件復雜，其煤礦巷道附近圍巖處于不堅固狀態，引起巷道強度不足容易產生破碎等問題，在雨水侵蝕巷道后，容易出現軟化問題，導致巷道支護難度增加，煤礦斷層問題與其構造發育，導致圍巖結構層受到破壞，在巷道開挖過程中，降低圍巖強度，引起巷道穩定性問題；因該煤礦中存在斷層構造，在地質運動影響下，導致巖層結構受到影響，導致在煤礦開采過程中，出現較多裂縫，頂板山墻壓力增加等問題，影響地質開采的安全性；在該煤礦開采中，部分巷道支護應用的是開放式結構，當煤礦巷道頂幫壓力增加時，巷道底板圍巖容易出現是應力集中問題，影響煤礦開采的安全性。

3 復雜地質條件下煤礦掘進支護關鍵技術研究

為保障復雜地質條件下煤礦開采的安全性與穩定性，對煤礦掘進支護關鍵技術進行研究。在復雜地質條件下煤礦掘進支護，首先應合理確定綜掘機與普通機臨界點，臨界點位置的確定是由煤礦巷道長度來決定，而煤礦巷道長度則是根據煤礦開采中所應用的掘進設備與實際操作需要來確定的。一般情況下，煤礦掘進工作面長度如在300 m范圍以內，應在煤礦掘進開采中應用普通掘進機，如煤礦掘進工作面長度超出300 m，則在煤礦掘進開采中選擇綜掘機進行作業，保障煤礦開采的綜合優勢；其次，科學選擇綜掘機型號。在選擇應用綜掘機時，應綜合考慮綜掘機設備結構設計形式、截割強度、生產效率、巖層強度、設備配件供應、設備維修等因素，還因考慮掘進設備與煤礦巷道斷面適用情況；在選擇臨時支護技術時應保證安全性。綜掘機進行煤礦開采采取的是液壓系統，為保證液壓系統運行的穩定性，合理采取臨時支護方式。一般要求掘進機機載液壓鎖在應用中進行臨時支護，充分保證煤礦掘進工作的安全性與可靠性。

4 復雜地質條件下綜掘錨網支護過斷層技術研究

在該煤礦開采過程中，其工作面內存在著斷層構造，其中正斷層與逆斷層均有發育，斷層地質問題十分突出，這些斷層地質問題的存在，破壞了煤層與煤層之間的連續結構，在煤礦掘進開采中容易出現破碎問題，且礦體壓力波動性較大，對煤礦掘進進度產生較大影響，直接影響著煤礦開采的安全性與可靠性。為此，應針對不同斷層狀況，采取相對應的支護技術。當前，復雜地質條件下煤礦掘進錨網索支護技術主要包括后退臥底法、直接割頂法、起坡臥底及頂煤放炮法等。

4.1 后退臥底法過斷層技術的應用

在該煤礦工程煤礦掘進作業中，其巷道斷層存在著下移現象，針對巷道斷層下移問題，可以應用后退臥底法進行支護，保證煤礦巷道開采的安全性。如煤礦巷道斷層落差高度值在2.5 m范圍以內，且煤礦直接頂板強度滿足安全性要求時，可以應用錨網索支護技術，對巷道圍巖進行支護，提高巷道強度及穩定性。在進行圍巖支護作業時，將掘進機后移15 m左右。考慮到該煤礦工程掘進機工作面施工坡度小于土坡坡度，為此，在煤礦巷道中應用低于12°的載坡作臥底，通過后退臥底，保證整個巷道斷層的下巷道高度符合支護設計要求。如在該煤礦中，沿煤礦掘進施工方向，其斷層發育導致煤層下移，決定應用后退臥底法過斷層。當臥底掘到斷面層位置時，巷道頂部達到斷層面上盤煤層頂板，在繼續掘進作業時，所采取的是錨桿支護措施作用于煤層頂板，實現對斷層面頂板可靠支護，后退臥底法示意圖如圖1所示。

在煤礦過斷層中應用后退臥底支護方式，其支護技術對頂板圍巖影響較小，可以有效保證圍巖結構穩定性，支護效果較好。然而后退臥底法其工作量較大，巷道高度增加，作業強度偏大。為此，在煤礦掘進作業中采取后退臥底法過斷層，應采取錨網索對巷道及斷面層進行全面加固處理，避免出現因臥底施工巷道超高問題，充分保障巷道穩定性與安全性。

4.2 直接割頂法過斷層技術的應用

在煤礦掘進作業中，如斷層落差高度值在2 m范圍內，斷層結構引起煤層下移，如煤層頂板強度較低，在掘進作業中頂板容易出現破碎問題，為保障掘進開采安全，應用掘進機將強度降低巖石截割破碎，采取錨網索將頂板強度較大巖石進行支護。這種支護方式即直接割頂法，采取直接割頂法過斷層，可以有效避免因支護斷層位置巖石破碎而出現的巷道安全隱患問題，還可以避免后退臥底法工作量較大問題，其整體支護與過斷層進度較快。

4.3 起坡臥底及頂煤放炮法過斷層技術的應用

在該煤礦掘進作業過程中，存在著斷層發育，部分斷層導致煤層整體上移，為實現煤礦掘進效率及安全，采取起坡臥底及頂煤放炮法支護措施過斷層。在煤礦巷道揭露0.7 m斷層時，此時煤礦掘進多應用角度低于12°的起坡臥底法進行操作，在沒有頂板后采取正常掘進方向。如煤礦斷層落差值超過2 m，則可以應用點小炮方式，將超出綜掘機最大截割高度頂煤進行震落。綜合應用起坡臥底及頂煤放炮法過斷層，考慮到煤礦巷道暴露高度偏大，斷層與下盤煤礦不能保留，導致斷層支護難度較大。在完成斷層揭露后，及時采取錨索支護措施進行斷層支護，充分保證煤礦巷道穩定與安全性。如煤礦斷層高度在2～4 m范圍內，則應用掘進機進行煤礦開采，其最大截割高度的頂層煤厚度最大可以達到33 m，此時不可以采取頂煤放炮法震落方式，可以應用臺階施工法，采取錨網支護措施進行巷道上部分支護，采取后退臥底進行巷道下部分支護。

5 結語

社會經濟發展對煤炭資源需求量不斷增加，隨著煤礦開采深度與開采強度增加，煤礦開采地質問題日趨復雜，地質條件對煤礦掘進進度及安全性產生較大影響。為保障復雜地質條件下煤礦生產安全性，結合某煤礦工程，對復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術進行研究。重點對復雜地質條件下綜掘錨網支護過斷層技術進行研究。實踐證明，該工程合理應用掘進支護技術，保證了煤礦巷道穩定性及安全性，實現了煤礦開采作業的安全性及綜合效益。

參考文獻

[1] 靳全.復雜地質條件下煤礦掘進支護技術的應用研究[J].中國科技縱橫，2013（21）：88-89.

[2] 宋建偉，李紅勛.分析復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術的應用[J].中小企業管理與科技，2013（4）：144.

[3] 陳遠云.復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術應用分析[J].內蒙古煤炭經濟，2012（10）：102，104.

[4] 李艷強.復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術應用分析[J].中國科技縱橫，2013（8）：146.

[5] 荀詩成.復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術應用分析[J].科技致富向導，2013（11）：311.

[6] 董明照.薄煤層復雜地質條件下掘進支護技術探討[J].城市建設理論研究：電子版，2013（32）.endprint