復雜地質條件下煤礦掘進支護技術的研究

高丁丁

陜西彬長大佛寺礦業有限公司 陜西咸陽 713500

1 簡析煤礦掘進技術在復雜地質條件下的應用難點

第一，容易破壞地質結構。隨著不斷加深的煤礦開采深度，致使周圍地質結構的穩定性較差。并且會不可避免的破壞該地區的地質結構情況，進而逐漸改變了頂板巖性也隨之增強了圍巖應力。第二，前掘后修容易產生問題。通常情況下，在前方掘進環節完成之后，應及時修補頂底板，這樣才能確保順利進行后續掘進，這就是所謂的前掘后修[1]。在地質復雜條件下開展煤炭挖掘工作，很容易在前掘后方面出現問題。特別是在松軟煤層位置會發生破碎問題，一方面不利于巷道成型另一方面則會巷道掘進工作的開展造成不良影響，從而會阻礙挖掘實際施工。與此同時，在煤礦掘進至頂底板時則會發生一定程度的收縮，進一步提高了巷道變形速度。雖然前掘后修工作能夠確保煤礦掘進更好地進行，可也相繼增大了掘進工作量。第三，對掘進支護技術提出較高要求。在進行開采薄煤層工作時，通過巷道與半煤巖巷可以保證掘進支護工作人員的安全性，所以應將其視為關鍵對象而且把巷道回采作為開展掘進支護的重要基礎。要是對半煤巖巷進行掘進，無論是掘進支護設備還是技術都提出相對較高要求，所以有關人員應以安全開采為基礎，提高應用掘進支護技術的合理性與有效性。

2 復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術應用

2.1 選擇恰當的設備與工具

設備是實施煤礦作業的重要工具，合適的設備對于煤礦開采作業能起到事半功倍的效果，根據具體情況選擇合適的設備，復雜地質條件下的掘進設備有普通掘進機和綜合掘進機，通常300m 內的施工長度選擇普通掘進機即可，300m 以上的施工長度選用綜合掘進機更能提高開采效率；截止的選擇關鍵因素在于磨損性能，強度高，耐磨性大的截止更適合復雜地質條件下的作業，通常復雜地質巖石硬度高，為了處長設備的使用壽命，挖掘前可先采取爆破處理以降低設備的勞動強度，實現低成本，高采收目標[2]。

2.2 完善支護體系，確定臨界點

在復雜地質條件下開展煤礦掘進和支護工作，需要很大程度的參考煤礦的實際情況，綜合考慮施工工藝和設備運行狀況等眾多因素，形成一個整體的評判，進而用以指導支護體系的建設和完善。首先，要建設和完善支護體系，需要通過加強機械設備管理來實現。液壓掘進設備是保障掘進工作持續性的必要工具，與液壓掘進設備相結合，建立邊坡支護有利于有效實現支護作用。綜掘機對于采煤掘進支護的意義就在于通過機載液壓鎖等多重支護技術的幫助，實現設備系統的穩定性。其次，通過計算確定支護臨界點，依賴于建立了有效的、完善的支護體系，通過對掘進實際情況和操作水平的相關信息采集和計算，可以得出支護臨界點。在此基礎上，對掘進機械的合理選擇，充分應用各種分配方式和施工工藝，支護體系會得到進一步的優化。

2.3 綜合支護技術

綜合支護技術主要指臨時錨桿支護技術與 U 型鋼支護技術相結合，適用于巷道內存在較大斷層、無法順利使用直接破頂技術的情況下，可對巷道頂板及周圍碎石進行有效加固。綜合支護結構中，錨桿與 U 型鋼相結合，形成臨時支護，以確保掘進施工環境穩定，技術應用過程注意錨桿角度及桿間距的把控[3]。另外，U 型鋼支護技術還可與錨網噴支護技術相結合，應對巷道巖體內部應力過大的現象。例如，在巷道一側設置錨網噴支護，預留合理的形變空間釋放巖層應力，然后使用 U 型鋼形成綜合支護系統。綜合支護技術的類型較多，可結合具體施工情況，將2 種或以上支護技術結合應用，保證巷道強度達到掘進施工要求。某煤礦工程所在位置地質構造為復式寬緩構造，礦內大落差斷層較多，巷道頂板穩定性不足。該工程巷道切眼南側為采空區，巷道頂板已坍塌，西側巖層較薄，東側存在大落差斷層，決定采用綜合支護的方式，即將錨網和錨索結構與單體液壓支護技術相結合進行施工。基于以上支護系統開展掘進作業，過程中未發生任何安全問題，頂板巖層穩定性良好，且巷道寬度未受到明顯影響，給掘進施工帶來一定便利。經驗證，錨網、錨索與單體液壓支柱相結合的支護方式支護效果顯著，適用于存在大落差斷層的復雜地質條件。

2.4 進行模擬實驗

通過模擬實驗，可提前對煤礦掘進施工方案及支護方案進行可行性分析，結合分析結果做出針對性修改，以獲得最佳的掘進支護方案。例如，將地質環境勘探中獲取的巷道基本信息輸入掘進支護模擬軟件中，模擬預測掘進過程中可能出現的地質變動情況，幫助找出巖層穩定性薄弱點，以便有側重地進行支護方案設計。在支護方案優化上，可通過物理實驗，按比例模擬巷道地質結構，給出相應的壓力，觀測巷道巖層變形情況，為掘進支護施工收集更充分的理論資料。

3 結語

在我國煤礦建設過程中，煤礦掘進支護技術所占據的地位不容置疑，而且面對進一步提高的煤礦開采難度，在復雜地質情況下采取必要的支護技術十分重要，這樣不僅能提升開采效率，還可以避免安全事故。所以，要是煤礦開采在相對復雜的地質條件進行，應提高對掘進支護的重視，進而確保操作人員的生命安全。