復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

彭志濤 張紅剛

摘要：煤礦作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，針對復(fù)雜的地質(zhì)條件，通過有效的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)能夠大大保證開采作業(yè)的安全性。本文將對掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)條件;掘進(jìn)支護(hù)技術(shù);影響;應(yīng)用

1.前言

從當(dāng)前國內(nèi)煤礦生產(chǎn)情況來看，多數(shù)煤礦已經(jīng)進(jìn)入到深部開采階段，在深部開采的過程中，其相對于淺部開采出現(xiàn)了較大的不同，特別是隨著巷道埋深的增加，整體的地應(yīng)力更為復(fù)雜，給煤礦支護(hù)效果提出了更高的要求。

2.煤礦掘進(jìn)支護(hù)的重要性分析

煤礦公司提供的煤炭資源對中國的社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要。在生產(chǎn)過程中，煤礦企業(yè)要確保安全生產(chǎn)，做好安全防控工作。如果在生產(chǎn)過程中不采取安全措施，將會影響公司生產(chǎn)活動的順利進(jìn)行，并危及員工的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，在生產(chǎn)過程中，煤礦公司必須在維護(hù)地下煤礦，深入分析潛在的安全隱患以及制定積極的預(yù)防措施方面發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用。巷道開挖支護(hù)是地下礦井的重要保護(hù)措施。在開發(fā)援助時，有必要通過考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和環(huán)境條件并選擇科學(xué)合理的輔助技術(shù)確保援助的質(zhì)量。

3.復(fù)雜地質(zhì)條件對采礦掘進(jìn)工作的影響

3.1巷道固定困難

如今很多礦產(chǎn)資源所處位置較深，地質(zhì)條件復(fù)雜，尤其是很多礦體附近都有大量松散巖土分布，給掘進(jìn)工作帶來了巨大挑戰(zhàn)。在巷道掘進(jìn)施工期間，多種外力作用導(dǎo)致巷道成形難度大，即使通過機(jī)械化技術(shù)保持了比較規(guī)則、穩(wěn)定的形狀，但是隨著掘進(jìn)深度不斷加深，周邊巖體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，巷道各個端點(diǎn)、支撐物都會發(fā)生形變，導(dǎo)致巷道變形，產(chǎn)生安全隱患。巷道無法固定，給支護(hù)技術(shù)的實(shí)施帶來了困難，同時還會影響采礦效率。

3.2設(shè)備運(yùn)行困難

目前我國在地下巷道掘進(jìn)、采礦方面掌握著比較成熟的技術(shù)，很多地區(qū)礦產(chǎn)開采都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，但是一方面這些技術(shù)仍然存在著一定短板，另一方面如今采礦行業(yè)面臨的復(fù)雜地質(zhì)條件的情況越來越多，相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行和技術(shù)的實(shí)施存在著多方面問題。例如，進(jìn)行半固體礦巖巷道掘進(jìn)作業(yè)時，如果遭遇硬度系數(shù)超過5的巖石、巖層，掘進(jìn)設(shè)備磨損程度將急劇上升，不僅對設(shè)備本身產(chǎn)生不良影響，還會限制巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的發(fā)揮。

3.3潛在風(fēng)險(xiǎn)因素多

在深度較大、地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)進(jìn)行采礦作業(yè)，存在著很多潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素。如煤礦開采領(lǐng)域中常見的瓦斯、地下水問題等，都會給掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的實(shí)施和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。而要充分避免這些因素，對地質(zhì)勘察技術(shù)、施工管理水平的要求更高。但是目前在部分地區(qū)，我國相關(guān)礦產(chǎn)開采企業(yè)尚未掌握足夠先進(jìn)的地質(zhì)勘測和相關(guān)地質(zhì)環(huán)境下可靠的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)，同時部分施工人員和管理人員專業(yè)素質(zhì)參差不齊，很容易忽略各類風(fēng)險(xiǎn)因素，導(dǎo)致掘進(jìn)支護(hù)施工質(zhì)量不佳，誘發(fā)安全事故。

4.復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

從當(dāng)前各個煤礦掘進(jìn)支護(hù)的實(shí)踐來看，在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，煤礦掘進(jìn)支護(hù)可采用不同的案，例如“錨桿支護(hù)”“錨網(wǎng)索支護(hù)”“錨網(wǎng)索噴支護(hù)”“U型鋼+錨網(wǎng)索支護(hù)”等，不同的支護(hù)方案有著不同的支護(hù)要求，適用不同的掘進(jìn)支護(hù)需要，但是從各種類型的煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用情況來看，技術(shù)方案雖然有著較大的差別，但是在具體應(yīng)用的過程中，均需把控好如下掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)，才能更好地提升煤礦掘進(jìn)支護(hù)效果，更好地提升煤礦掘進(jìn)支護(hù)的安全性。

4.1注重提升頂板的承受能力

從各種類型的煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)方案來看，注重提升頂板的承載能力非常關(guān)鍵。在具體實(shí)施的過程中，首先應(yīng)當(dāng)做好對頂板完整性的保護(hù)，以最大限度的措施來確保煤礦頂板的穩(wěn)定性，從而有效地減少上覆圍巖的出現(xiàn)大面積的松動破壞，盡量讓更大范圍的圍巖處于原巖應(yīng)力狀態(tài)，例如，隨著頂板圍巖完整性的增加，掘進(jìn)支護(hù)上覆圍巖能夠處于三軸應(yīng)力狀態(tài)，在三軸應(yīng)力狀態(tài)下，圍巖的極限強(qiáng)度將會明顯增加，在支護(hù)過程中，圍巖頂板自身承載能力更高，可形成支護(hù)體和圍巖之間共同承載結(jié)構(gòu)。在具體施工中，可通過及時對巷道表層進(jìn)行初噴、及時掛網(wǎng)、使用錨桿托盤、使用預(yù)應(yīng)力錨桿、增加錨桿預(yù)應(yīng)力等方式及時實(shí)現(xiàn)對巷道頂板的有效支護(hù)。若在掘進(jìn)支護(hù)巷道頂板已經(jīng)非常破碎，可通過深部高應(yīng)力注漿的方式，實(shí)現(xiàn)巷道破碎圍巖的有效粘結(jié)，從而使巷道圍巖處于一種相對完整的狀態(tài)，更好地保證巷道頂板圍巖的完整性，提升圍巖承受極限。

4.2注重讓巷道釋放內(nèi)部高應(yīng)力

大量深部巷道掘進(jìn)支護(hù)實(shí)踐表明，僅選擇使用強(qiáng)力支護(hù)的方式，在很多情況下，已經(jīng)不能滿足深部高應(yīng)力掘進(jìn)支護(hù)的要求，因此，需采用“讓抗”相結(jié)合的耦合支護(hù)方式，才能更好地提升深部巷道支護(hù)效果。在具體實(shí)施的過程中，可選擇使用兩步驟支護(hù)的方式，例如，可對掘進(jìn)面進(jìn)行一次錨網(wǎng)噴支護(hù)，之后給巷道預(yù)留一定的變形時間和變形空間，使集聚在巷道圍巖內(nèi)部的高應(yīng)力得到一定的釋放，之后，再進(jìn)行U型鋼支護(hù)或者強(qiáng)力錨索支護(hù)，從而形成巷道圍巖+錨網(wǎng)噴+U型鋼或者強(qiáng)力錨索等組成的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，更好地提升深部巷道掘進(jìn)支護(hù)的效果。此外，這里需要注意的是，對于二次支護(hù)時間的選擇非常關(guān)鍵，二次支護(hù)既需要確保巷道圍巖內(nèi)積聚的高能力得到較好的釋放，又需要實(shí)現(xiàn)對巷道圍巖變形的有效控制。

4.3注重控制巷道圍巖的流變

在軟巖巷道掘進(jìn)時都強(qiáng)調(diào)頂板松軟，要求“短掘短砌”，巷道掘進(jìn)后，立即進(jìn)行永久支護(hù)，此時軟巖因流變膨脹發(fā)生了較大的變形，使剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)在沒有達(dá)到強(qiáng)度前就破壞了。另一方面這種支護(hù)結(jié)構(gòu)不允許承受任何變形，一旦開裂就失效了，不得不大面積返修。對于軟巖巷道要求及時支護(hù)達(dá)到封閉圍巖，避免圍巖風(fēng)化吸水膨脹，抑制圍巖流變的擴(kuò)大是很必要的，此時最好采用錨噴技術(shù)進(jìn)行臨時支護(hù)，然后利用巷道收斂變形、圍巖壓力和支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用，尋找適合軟巖允許的臨時支護(hù)變形范圍內(nèi)進(jìn)行永久支護(hù)的最佳時間。

4.4科學(xué)采用臨時支護(hù)技術(shù)

如今比較先進(jìn)的掘進(jìn)設(shè)備都配備有臨時支護(hù)系統(tǒng)，也就是在掘進(jìn)的過程當(dāng)中，對作業(yè)區(qū)周邊巖體進(jìn)行臨時支撐，保護(hù)設(shè)備安全。例如，圖3是目前比較熱門的綜掘機(jī)的液壓臨時支護(hù)系統(tǒng)，該設(shè)備的臨時支護(hù)配置是通過液壓鎖來控制。另外，在掘進(jìn)作業(yè)過程中，工作人員也需要在密切關(guān)注周邊巖體狀態(tài)的情況下，合理采用液壓支柱、打點(diǎn)柱等方法來避免巖體崩落，保證施工安全。

4.5保證支護(hù)材料的質(zhì)量和選用先進(jìn)的支護(hù)設(shè)備

掘進(jìn)材料是掘進(jìn)作業(yè)安全性的重要保證，煤礦公司不應(yīng)使用劣質(zhì)材料來節(jié)省影響支護(hù)安全性的生產(chǎn)成本。煤礦公司必須建立支護(hù)材料的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)巷道的實(shí)際情況選擇質(zhì)量保證材料，以免因支護(hù)材料出現(xiàn)問題而發(fā)生安全事故。為了有效地確保巷道支護(hù)的安全性和可靠性，必須使用先進(jìn)的支護(hù)設(shè)備。必須根據(jù)煤礦的實(shí)際情況，科學(xué)、合理地選擇支護(hù)設(shè)備，以有效提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。當(dāng)前，一些國家在其煤礦生產(chǎn)過程中使用了智能監(jiān)控和駕駛員輔助設(shè)備。該設(shè)備在開挖過程中監(jiān)視屋頂周圍的巖石，并允許在錨固施工過程中實(shí)時使用電子設(shè)備監(jiān)控固定力，以有效提高道路駕駛輔助的質(zhì)量和安全性。

5.結(jié)束語

綜上所述，針對復(fù)雜地質(zhì)條件，在煤礦的開采作業(yè)中，要提高掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)水平，通過有效的方法控制支護(hù)作業(yè)，保證作業(yè)的安全性。

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