煤礦掘進支護中的問題及對策分析

張士杰

摘 要：煤礦資源是我國經濟發展的重要資源。在當前礦產資源匱乏的情況下，煤礦的開采更是帶來很大的困難。本文將進行分析，以供參考。

關鍵詞：煤礦掘進;特征;問題;對策

1.前言

如今礦產資源儲備量逐漸減少的情況下，很多礦產的開采環境越來越復雜，尤其是一些深度較大、地質結構不穩定的采礦區，給采礦掘進支護技術提出了更高要求。

2.礦產開采地區復雜地質條件的特征

2.1地質構造

在礦產開采行業內，地質構造主要是指地層在內外應力作用發生擠壓或撕裂而產生形變、裂縫的地質狀態。采礦行業面臨的復雜地質條件主要包括傾斜構造、褶皺、斷裂構造等，褶皺地質構造內部應力方向復雜，巖層類型多樣，會給掘進和礦石開采工作產生巨大干擾。隨著礦產開采深度不斷加深，更為復雜的地質構造威脅著作業安全。在掘進位置靠進地質構造體時，掘進和采礦作業所產生的振動，很容易導致地質結構的穩定性受到影響。這樣的地質構造環境，要求掘進作業之前和過程中對地質構造進行實時勘察，針對不同的構造特點做好支護方案調整和優化。

2.2礦體性質

大多數礦產資源的開采都需要挖掘巷道，在掘進過程中，巷道周邊圍巖應力發生變化，導致巷道頂、底板及兩幫位置的巖體發生形變，很容易產生安全隱患。尤其是在軟巖性質的地質條件下進行掘進作業，巷道受到各種應力的影響更為明顯，需要重視巷道支護結構監測和強化工作。同時，不同的礦產資源本身的礦體性質、構造各有不同，在掘進和采礦期間，如果沒有根據礦體狀態做好支護，很容易因作業振動而導致礦體穩定性被破壞，發生安全事故。例如，煤礦礦體在地質構造帶附近容易出現煤巖突出的情況，其受到瓦斯、地下水等影響，如果支護沒做好，容易導致瓦斯、水、煤巖短時間劇烈釋放，威脅工作人員生命健康安全。

3.當前復雜地質條件下的煤礦掘進支護存在的問題

3.1傳統支護方式不適應掘進支護要求

從當前國內煤礦埋深來看，很多煤礦開采的深度已經超過了800m，整體的地應力非常大，特別是水平地應力已經成為最大主應力，測壓系數很多超過了1.5，在如此大的應力作用下，給煤礦掘進支護提出了更高的要求，但是從當前很多煤礦掘進支護的實際來看，多數煤礦在掘進支護中仍舊沿用傳統的支護技術，導致巷道支護體和巷道圍巖之間表現出較強的不適應性，影響到掘進支護效果，特別是傳統的支護方案在很多情況下已經明顯不能滿足深部巷道掘進支護的要求。

3.2深部巷道圍巖表現出工程軟巖的特征

從深部巷道圍巖支護來看，出現了較多的雖然圍巖整體強度較大，但是其強度較小的情況，經過大量分析表明，主要是在超高的地應力作用下，這些傳統的硬度相對較大的巖石，表現出明顯的工程軟巖的特征，也就是在高應力作用下，這些巖石的物理性質出現變化，成為了“軟巖”，表現出明顯的蠕變特點，給深部巷道掘進支護帶來了較大的難度。

3.3未充分調動巷道圍巖支護作用

大量深部巷道掘進支護實踐表明，在深部巷道支護時，僅僅采用傳統的強力支護的方式，已經不能實現對巷道的有效控制，需要支護體和圍巖形成一個聯合的支護結構，才能更好地滿足巷道圍巖支護的需要，但是從國內很多煤礦掘進支護來看，多數沒有充分認識到這個關鍵點，雖然部分煤礦已經認識到這個關鍵點，但是對掘進支護時機把握不好，影響到整個支護的效果。

4.復雜地質條件下采礦掘進支護技術及應用要點分析

4.1采用錨網支護技術

針對復雜地質條件，錨網支護技術的應用價值極高，可以滿足多數復雜地質條件的支護需求。錨網支護技術主要是在采礦掘進巷道的周邊巖體上打入錨桿，然后將金屬網采用托板固定在錨桿上，形成完整的支護結構。在該支護結構中，錨桿的作用是固定巖體和金屬網，而金屬網主要是對松散巖石進行維護。如果礦產開采掘進巷道周邊的圍巖土質松軟，還可以將金屬網和鋼筋布置在巖土表面，然后噴射混凝土，增強穩定性。在錨網支護結構下進行礦產開采時，針對不同類型的礦層主要采用的方法有以下兩種：

①退后臥底技術。如果掘進區和開采區的礦層穩定性較強，可以用退后臥底法來開采礦石，配合錨網支護結構，可以保證開采區周邊環境的穩定和安全。具體來講，該方法主要適用于絕對差距框定下2.5m范圍內的區域，關鍵點是保證作業區周邊支護結構的穩定性。②直接破頂技術。如果巖層穩定性較差，則可以使用破頂法，該方法需要選好開采區域，同時要做好開采設備的選擇。具體來講，該方法是采用合適的設備對巖體進行破碎，然后利用錨固鋼絲繩來確保礦體穩定。另外，部分坡度較大、巖層坡度呈遞減狀態的環境下，也可以直接使用破頂技術來做好支護。

4.2規范掘進設備工作區域

在復雜地質條件下進行采礦掘進作業，需要根據所選設備的規格和技術特點，規范設備工作區域，避免影響周邊巖體穩定，也可以避免設備互相影響。

4.3做好斷面和設備維護

在固體礦開采過程中，工作人員需要密切關注礦體結構狀態，對相關問題和影響支護穩定的因素進行分析，提前制定有效的應對措施。其主要目的是優化管控措施，保證采礦工作安全。在復雜的地質條件下，礦井內部支護結構穩定性尤為重要，需要在實時觀測的情況下做好加固，一般比較重要的點包括以下幾個方面。①處理好斷層面。在掘進和采礦期間，地層和巖體斷面是需要重點關注的位置，需要采用合適的方法對斷面機械能修復，采用合適的支護方案減輕斷面壓力。②確定好截齒。針對固體礦的開采，需要選用合適的掘進機，而掘進機的工作質量與截齒的品質質量息息相關。因此，需要在從勘察好巖體硬度、結構的基礎上，從硬度、耐磨性等方面充分考慮，選用合適的截齒。在掘進和開采過程當中，根據巖體情況控制好切割速度，降低截齒磨損，保證安全。

5.提升復雜地質條件下的煤礦掘進支護效果的相關對策

5.1使用模擬軟件對巷道掘進支護進行模擬

從當前巷道支護情況來看，通過使用各種類型的模擬軟件，例如FLAC軟件等，將巷道當前的地質參數輸入到軟件中，可實現對巷道掘進支護方案施工后，可能出現的巷道變形情況實現有效的模擬，從而更好地調整巷道支護方案，提升方案的針對性和科學性。同時，在模擬的過程中，還可以通過對各種模式參數的調整，確定出最終的巷道支護方案。為現場巷道掘進施工提供較好的定量化支撐。

5.2使用物理實驗的方式選擇更為合理的支護方案

物理實驗相對于軟件模擬在一定程度上更有針對性，取得的效果也更好，特別是其可能更為直觀地掌握到巷道整體的變形情況。在具體實施的過程中，需要通過相似材料模式計算的方式，按照具體的地層結構，設定出對應比例的相似模擬情況，然后對巷道進行開挖，巷道開挖后，按照對應的巷道埋深，設定出具體的施加壓力，實現對巷道變形情況的直觀判斷，為現場施工提供出更為科學的參考參數。

5.3注重實用巷道掘進新技術裝備

從當前巷道掘進支護發展情況來看，通過使用各種類型的掘進新技術，對于提升巷道掘進施工效果有著非常重要的意義，例如，可通過使用測定圍巖松動圈的方式，掌握巷道圍巖變形的范圍，給巷道掘進支護設計出更為科學的參數提供出量化的依據。同時，還可以使用鉆孔窺探儀等方式，掌握巷道內部具體的變形情況，從而深度掌握巷道變形機理。

6結束語

面對越來越深的礦產開采深度和越來越復雜的地質條件，在施工中，要從施工各個環節做好施工技術控制，保證施工作業的質量。

參考文獻

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