復雜地質條件下的煤礦巷道掘進支護技術研究

白冰 王鵬飛?

摘 要：文章在對煤礦巷道掘進支護施工中的復雜地質條件進行介紹之后，分析在此復雜地質條件下開展巷道掘進施工所面臨的難點，并針對這些難點提出了相應的巷道掘進支護工藝要點，以供參考。

關鍵詞：復雜地質條件;煤礦巷道掘進;支護

1、引言

在目前我國經濟快速發展的形勢下，人們日常生活和生產中對各種能源的需求在與日俱增，尤其是針對我國傳統的煤炭能源，煤炭資源需求量的增加，推動了煤礦行業發展以及煤炭采掘和支護技術的進步，但是同時也對煤礦開采作業提出了較高的環保以及作業安全等要求。此外，由于煤礦通常處于比較復雜的地質條件下，增加了煤礦開采作業的難度和危險性，為此就需要不斷應用先進技術和設備來提升煤礦巷道掘進支護技術水平，同時加強對煤礦采掘作業過程的管理，重點做好采掘作業中重點和難點的控制，確保采掘作業按照施工要求和流程開展，保證煤炭采掘作業的安全和高效開展。

2、煤礦巷道掘進支護施工的地質分析

分析煤礦巷道掘進支護施工的地質條件，需要從地質構造和巖石性質兩個方面開展。對于前者來說，指的是巖石和巖體在地球的內外應力下經過變形或位移而形成的地質形態。通常比較復雜的地質構造主要表現出褶皺、斷裂、劈裂以及其他的面狀或線狀等構造特點。同時在比較復雜的地質條件下還會由于存在巖石或巖體的斷層落差以及多變的斷層走向和煤層構造態勢等原因而增加對地質構造進行判斷的難度，此問題在巖層相鄰區域表現的最為復雜。而在開展煤礦采掘作業中會由于掘進和支護等施工而改變此區域的巖石結構，更增加了施工難度以及安全隱患。這就需要在對煤礦巷道所在地及其周圍的地質構造進行科學勘測的同時，結合現場情況對煤礦巷道掘進支護技術參數和設備進行選擇，保障巷道掘進和支護施工安全。

對于后者來說，由于煤礦巷道掘進作業會破壞巷道內原有的巖石結構和性質，這就會破壞其原始應力平衡狀態，導致巖石結構的二次分布，還會造成巷道內的頂部、底部以及兩側巖層發生形狀上的變化以及位移上的位移。針對軟巖層或煤巖層等復雜地質情況來說，在巷道掘進中更是會造成巷道內部巖石的決裂形變，嚴重時會造成坍塌事故。這就需要在復雜地質條件下開展巷道掘進之前，做好巷道內部巖層結構變化的勘測工作，結合其巖石性質對支護工藝技術參數進行及時調整，保證巷道掘進作業的安全和順利開展。下面對上文中提到的軟巖和煤巖這兩種復雜地質條件進行分析。對于軟巖結構來說，其巖層表現出松散和軟弱的特點，其不僅具有較低的自身強度，而且其內部的孔隙也比較大，容易受到構造面切割以及風化的不利影響。此外，其內部還存在較多的膨脹性黏土，容易在遇水之后出現強度降低的問題。即便其不遇水，巷道內的巖石也會隨著時間的變遷而不斷作用并改變其內部結構，表現出巷道兩側突出和底部變形等問題，嚴重時還會造成結構的劇烈變動，甚至會導致坍塌事故的發生。而對于煤巖結構來說，其通常在地質構造帶附近存在，而且在巷道掘進作業中改變其內部巖石結構并進行重新分布的作用下，容易在上述地應力以及瓦斯等因素的影響下而出現短時間內將煤礦、巖石以及瓦斯快速噴發的事故，這就會給巷道掘進作業帶來危害。

3、復雜地質下煤礦巷道掘進支護施工中的難點分析

分析此條件下開展巷道掘進支護作業時遇到的難點需要從此過程中容易出現的問題角度進行分析，首先是分析巷道內部的應力問題。煤礦巷道受到溫度、受力以及濕度等外部因素而出現變形問題時其中各個部分之間會產生相互之間的內力，而巷道想要恢復到之前的狀態就需要對這種外力作用進行抵抗，由此產生的應力就是巷道內部應力，其對巷道掘進和支護施工的穩定性和安全性都會造成不同程度的影響。這主要表現在上述應力影響下會改變煤礦巷道內部機構，尤其是在目前煤礦巷道深度不斷增加的形勢下，會增加采掘作業中巖石結構的變化程度，也就會增加巷道內部應力。其中比較嚴重的就是巷道頂部巖石變化而造成的內部壓力，容易對巷道掘進支護的拱形結構造成危害而影響作業安全和質量。

其次是巷道頂部和頂部的松散問題。這主要表現在巷道掘進支護作業中的此問題會嚴重威脅施工作業安全的問題。尤其是在目前巷道深度不斷增加的形勢下會增加巷道內部支護所受到的壓力，而且巖石結構和地質變化也會增加巷道頂部和底部的壓力，還會增加巷道頂部和底部的成型難度并影響其整體穩定性。上述問題如果沒有及時處理就會引發巷道內部結構變形問題，且伴隨有巖石或煤礦的傾落，嚴重時會導致塌陷問題的發生。

最后是地質斷層問題。針對復雜地質條件下煤礦巷道中的地質和巖層結構較為復雜的情況，在開展巷道掘進支護作業中容易出現斷層問題，這不僅會影響巷道正常掘進施工，而且會增加施工中的安全隱患。這就需要在此施工之前要做好對此區域地質結構情況的嚴格勘測工作，針對其中存在的問題以及結構特點來制定施工方案，尤其是針對其中可能存在的斷層問題，需要對施工方法進行及時調整來應對并實現問題處理能力的提升。以此來保證在遇到斷層時仍能保證良好的支護效果，確保巷道掘進作業的安全和順利開展。

4、復雜地質下煤礦巷道掘進支護工藝的技術要點

面對復雜地質條件下開展巷道掘進支護作業時容易出現的問題，不僅要做好對掘進支護作業中所應用施工機械設備參數的合理設置，而且要及時更新上述掘進支護施工中的技術手段和設備。對于前者來說，在巷道掘進作業中比較常用綜掘機、掘錨機等機械設備來提升作業效率，為了確保掘進作業安全，需要結合現場情況和要求來選擇合適的機械設備，做好設備使用過程中的規范操作與控制，通過對參數的靈活調整來保證設備操作滿足巷道掘進的要求，確保施工效果達到預期目標。此外，由于上述機械設備在應用中都存在相應的臨界點，因此還要結合現場復雜的地質條件對巷道掘進施工中可能會遇到的危險進行預測以及對相應的處理手段進行全面分析和確定，保證掘進施工的順利開展。此外，針對所應用的各類機械設備，需要加強對操作人員的培訓來提升其設備操作水平，保證設備使用過程中操作的規范性，減少由于人為因素而造成的安全隱患，實現復雜地質條件下巷道掘進作業安全水平的提升。

對于后者來說，就是在巷道掘進支護作業中積極應用先進技術和設備來提升作業效率并減少安全隱患。尤其是在目前我國對煤炭資源的需求量在持續增加以及淺層煤炭資源在不斷減少的同時，煤礦巷道掘進深度也在不斷增加，需要通過先進技術和設備的支撐來進行深層地質和巖石結構下的開采作業。重點做好對巖層流體現象、巖石或煤巖的快速噴發、地壓沖擊等特殊情況的預防和應對。

5、結語

在目前淺層煤炭資源的逐漸減少，煤礦開采范圍在向巷道更深層發展，不僅增加了煤礦巷道掘進難度，同時也增加了作業風險，需要采用相應支護技術來確保作業安全。在上述發展趨勢下，煤礦巷道掘進作業中也經常遇到復雜地質條件的情況，需要結合不同施工區域的地質特點和環境情況來設計施工方案，重點做好對巷道掘進和支護技術的選擇與應用，同時通過新技術和設備的引入來提升掘進支護技術水平，減少掘進作業中的安全隱患，實現煤礦開采作業效率和質量的提升。

參考文獻

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