復雜地質條件下煤礦掘進支護技術的研究

喬 毅

（呂梁市能源信息調度中心， 山西 呂梁 033000）

引言

隨著對煤炭資源需求量的逐年上升，我國也加大了對煤炭資源的開采力度，煤炭資源年產量也明顯提高。不過煤炭開采大多是在復雜的地質條件下進行的，因此，煤炭開采難度更大，開采安全問題也尤為突出。其中，采用科學合理的煤礦支護技術可以支撐整個巷道，確保巷道安全，從而為煤炭開采提供安全的作業環境。

1 在復雜地質條件下開展煤礦掘進工作面臨的困境

1.1 巷道前掘后修的工作量較大

煤礦開采環境大多比較惡劣，地質條件復雜，從大量開采實踐經驗可知，若面臨復雜的地質條件，通常前掘后修的工作量也會非常大。煤層與其頂底板地質中存在松軟的區域則容易發生破碎，從而增加巷道的整體掘進難度[1]。同時，也會降低煤礦開采的整體進度與效率。在復雜地質條件下進行巷道掘進作業也容易引起巷道頂底板發生一定程度的收縮，導致巷道發生形變。為有效確保煤礦掘進工作的順利進行，有必要在掘進施工后進行修補處理。不過這會增大巷道掘進作業的工作量，影響開采進度。

1.2 煤層地質結構受到破壞

當礦井深度不斷加深，開采工作面臨的地質條件也越來越復雜。伴隨開采作業的不斷深入，煤層地質結構也會或多或少遭到破壞。因此，這在一定程度上影響到煤層頂板的巖石特性，從而引起圍巖應力變大，圍巖容易發生斷裂。這給支護工作提出了很大的挑戰，也會在開采階段埋下安全隱患。當雨季來臨圍巖受到雨水的侵蝕也易發生軟化，影響到掘進支護工作的安全性。

1.3 開采薄煤層存在安全風險

煤炭資源在國內分布區域較廣，不同煤炭產區的地質條件有著明顯的差異。其中，不少產煤區中存在大量的薄煤層。在開采薄煤層的過程中進行掘進施工時一般會選擇巷道回采措施，而掘進支護作業的重點對象會選擇半煤巷與煤巷。對于半煤巷進行掘進施工時首先要針對性地選好相關掘進支護設備與掘進技術，從而有效保障掘進支護施工的安全性。

2 掘進支護技術在復雜地質條件煤礦開采中的應用

2.1 后退臥底支護技術

在進行掘進與開采作業時斷層經常出現上移或下移的現象，使施工風險明顯增大。煤礦開采企業一般會選擇后退臥底支護技術來應對，可增強圍巖結構的穩定性，從而確保工作人員的人身安全。此項支護技術適用于高程差值為2.5 m 的巷道斷面，可以增強錨網強度與巷道強度[2]。在巷道圍巖支護作業時也可選擇此技術，施工人員需對掘進設備進行后退處理操作，注意控制好后退距離。若掘進作業時的工作面坡度低于自身坡度，施工人員應選擇坡度為12°的載坡，將載坡當作巷道支護工作的支撐工具。

2.2 錨桿支護技術

這是在煤礦開采作業中經常使用的一種支護技術，由于采礦作業環境較為復雜，工作人員在開采煤礦的過程中經常會遇到落差較大的斷層。由于斷層的層面破碎嚴重，因此，斷層穩定性較低，斷層層面經常發生斷裂或塌陷問題，阻礙巷道掘進施工的順利進行。通?？衫缅^桿支護方法來確保巷道開采作業的順利進行。

2.3 直接破頂支護技術

這項支護技術大多用于硬度大于5 MPa 的頂板巖石或斷層落差超出2 m 的施工環境。它的工作原理是工作人員合理應用相關掘進設備，將煤礦開采過程中碰到的斷層有力破除掉，確保巷道斷面處于自然的拱形位置，同時，加強對巷道的加固與支護處理[3]。一方面可以增強巷道掘進施工的安全性，另一方面也能使頂板圍巖結構更加穩定。此外，遇到坡度較大的工作面時，工作人員可選用頂板巖石自行脫落法進行施工。

3 復雜地質條件下煤礦掘進支護技術應用要點分析

3.1 選取正確的掘進機型號

目前，煤礦掘進設備主要有兩種，包括普通型掘進設備與綜合型掘進設備。巷道長度在300 m 以內選擇普通掘進機；巷道長度在300 m 以上選擇綜掘機。針對地質條件復雜的煤礦，在選取掘進支護技術的過程中工作人員還應結合施工實際情況合理挑選掘進機型號，這有助于保證煤礦開采作業的安全性，也能提升煤礦開采效率。在挑選綜掘機型號的時候應注意考慮機器的結構、截割強度、工作效率以及機器的維修情況等。通過多方對比分析選擇合適的綜掘機型號，以確保設備選取的科學性與合理性。綜掘機屬于液壓設備，若需進行臨時支護可通過掘進機機載液壓鎖來確保支護技術的安全性。

3.2 選擇適用的截齒

掘進機截齒的選擇也十分重要，關系到開采效率與安全性。在挑選截齒的過程中應選擇耐磨性與強度好的截齒，有助于提高掘進設備的掘進速度，同時，還能減少由于掘進作業而導致的掘進設備的磨損[4]。碰到巖石硬度偏大的巖區時不宜強硬開展掘進作業，而應采用科學的處理辦法，比如，爆破方式可以有效延長掘進機的使用壽命。

3.3 構建合理的支護體系

在構建煤礦掘進支護體系的過程中需要使用液壓掘進設備，并配合邊坡支護措施，以充分發揮支護作用，從而確保掘進作業的連續性。綜掘機在進行掘進作業時也是對綜掘機液壓系統進行應用的一個過程，在使用機載液壓鎖的時候還會使用到多重支護技術。為此，在開展煤礦掘進施工的實踐中必須全面考慮設備系統的穩定性與安全性，并合理考慮系統的閉鎖裝置，這樣才能盡量減少工作人員的工作量，并有效保證施工的安全性。

3.4 合理計算支護臨界點

在計算支護臨界點的時候應注意確保支護體系的合理性與有效性。同時，圍繞掘進作業實際情況初步算出臨界點，然后分析計算結果合理選取掘進設備，以獲得較好的掘進效果。在掘進作業時還需運用多種分配工藝，確保支護體系得到更好的優化與完善[5]。由于煤礦的開采環境中潛在大量不確定的影響因素，因此，要對這些因素進行分析然后合理評估掘進設備。在掘進作業的過程中當掘進深度逐漸深入時地質條件也發生變化，煤礦企業通常都是先選擇立井開拓的方法，再改為斜井開拓的做法，最后改為平硐開拓的做法，以確保開拓作業順利進行。

4 結語

伴隨煤礦開采技術的不斷進步，煤礦企業安全管理意識也隨之增強。煤礦巷道掘進期間所用的支護技術是確保掘進作業安全的關鍵所在。為此，工作人員必須全面勘察煤礦地質構造，結合實際選取合理的掘進技術與掘進設備，制定出合理的支護結構構建方案，有效保障巷道掘進質量與安全，這樣才能在復雜地質條件下全面保障煤礦開采工作效率與安全，促進煤礦產業的健康持續發展。