淺談煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用

劉昊 薛棟梁

山東萬(wàn)祥礦業(yè)有限公司 山東濟(jì)南 271107

隨著煤礦開(kāi)采深度的不斷增加，掘進(jìn)支護(hù)面臨的環(huán)境日趨復(fù)雜，導(dǎo)致掘進(jìn)支護(hù)出現(xiàn)了各種類(lèi)型的問(wèn)題。因此，煤礦企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到當(dāng)前煤礦掘進(jìn)支護(hù)出現(xiàn)的新情況、新變化，結(jié)合本礦井面臨的掘進(jìn)支護(hù)特點(diǎn)，采取針對(duì)性的措施，全面提升掘進(jìn)支護(hù)的效果，更好保證掘進(jìn)支護(hù)的質(zhì)量與安全性。

1 巷道掘進(jìn)中支護(hù)工藝研究意義

在開(kāi)鑿地下巷道使用設(shè)備過(guò)程中，一定要增加煤礦巷道四周巖石和巖層的牢度程度，就是運(yùn)用有關(guān)的器材當(dāng)支柱。倘若在進(jìn)行煤礦巷道四周巖石和巖層的維護(hù)、鞏固過(guò)程中，想要采用的支柱設(shè)備應(yīng)和開(kāi)鑿地下巷道一起進(jìn)行，就會(huì)在相當(dāng)大的方面使煤礦的挖掘效率得到影響，從而使開(kāi)工本錢(qián)加大。因此，提高煤礦挖掘的效率，加大煤礦挖掘的產(chǎn)量，一定要對(duì)支護(hù)方法進(jìn)行改善。關(guān)于支護(hù)設(shè)備和技藝完整性的研制，不僅可以高效率降低進(jìn)行支護(hù)耗用的時(shí)間，提高開(kāi)鑿地下巷道工作的效率，還能夠減少煤炭挖掘過(guò)程中巷道巖層暴露的時(shí)間，使職工的作業(yè)量降低，提高支護(hù)度，同樣也保護(hù)了挖掘職工的人身健康[1]。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件煤礦采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的難點(diǎn)

一是地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化。煤礦是一種相對(duì)來(lái)說(shuō)比較特殊的資源，優(yōu)質(zhì)的煤炭往往集中在地心深處，開(kāi)采深度越深，煤炭資源也就越豐富，但是由于地質(zhì)條件復(fù)雜，開(kāi)采進(jìn)入到煤礦深層之后，地質(zhì)結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，煤層中的地質(zhì)結(jié)構(gòu)可能會(huì)在外力作用下遭到破壞。其主要支護(hù)難點(diǎn)集中在頂層巖石之上，在缺乏針對(duì)性開(kāi)采方案的情況下，必須要采取外力對(duì)其進(jìn)行支護(hù)，否則煤礦開(kāi)采的效率將會(huì)因此大幅度降低。

二是巷道挖掘難度大。當(dāng)煤層結(jié)構(gòu)地質(zhì)情況比較復(fù)雜時(shí)，如果地層底部以及上部的土質(zhì)處于相對(duì)比較松軟的狀態(tài)，那么巷道挖掘所面臨的問(wèn)題可能也會(huì)增加，如土質(zhì)松軟增加了巷道的成型難度，即便是順利成型，只要有外力作用也容易導(dǎo)致巷道形變，因此導(dǎo)致諸多支護(hù)技術(shù)難以順利應(yīng)用，煤礦資源開(kāi)采期間由于支護(hù)技術(shù)應(yīng)用不到位，因此安全事故頻發(fā)，嚴(yán)重影響了煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的提升。

三是掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)不能適應(yīng)實(shí)際需求。在深部環(huán)境下，整個(gè)地質(zhì)條件非常復(fù)雜，煤礦掘進(jìn)面臨的各種問(wèn)題也相對(duì)較多，例如，傳統(tǒng)的錨索網(wǎng)支護(hù)在淺部巷道條件下，可取得較好的掘進(jìn)支護(hù)效果，但是從深部巷道掘進(jìn)支護(hù)情況來(lái)看，其中出現(xiàn)了各種類(lèi)型的問(wèn)題，不能有效達(dá)到實(shí)際工作的需求。因此，更新支護(hù)技術(shù)已經(jīng)成為深部煤礦掘進(jìn)支護(hù)的重中之重，但是從當(dāng)前很多煤礦開(kāi)展的掘進(jìn)支護(hù)實(shí)際情況來(lái)看，仍舊過(guò)多的選擇使用傳統(tǒng)的支護(hù)技術(shù)，導(dǎo)致掘進(jìn)支護(hù)中出現(xiàn)了各種類(lèi)型的問(wèn)題[2]。

3 煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用

3.1 直接破頂法的運(yùn)用

在斷層區(qū)域采煤過(guò)程中，開(kāi)采難度相對(duì)較大，該區(qū)域往往會(huì)出現(xiàn)各種難以預(yù)料的情況，地質(zhì)條件不穩(wěn)定。為了確保斷層區(qū)域煤層開(kāi)采的安全性，通常使用直接破頂法來(lái)完成之后，直接破頂法指的主要是通過(guò)掘進(jìn)機(jī)直接破除頂部的松軟地質(zhì)層，只余下堅(jiān)固的頂板巖，通過(guò)進(jìn)行支護(hù)。需要關(guān)注的問(wèn)題在于如果頂板巖的落差在兩米以下，巖石硬度系數(shù)超過(guò)5時(shí)，往往無(wú)法有效地完成支護(hù)，很容易導(dǎo)致頂板破碎等情況出現(xiàn)。

3.2 后退臥底技術(shù)的運(yùn)用

后退臥底技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下應(yīng)用的突出性?xún)?yōu)勢(shì)就在于可以保證施工的堅(jiān)固性、完整性，然后結(jié)合煤礦資源開(kāi)采的實(shí)際需求，合理的整合巷道支護(hù)技術(shù)，煤礦資源開(kāi)采的整體效率和質(zhì)量也將因此得以大幅度提升。當(dāng)然，該技術(shù)應(yīng)用期間，還需要結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)環(huán)境作為參考，選擇合適的支護(hù)技術(shù)。如巷道的暴露高度大、導(dǎo)致下盤(pán)煤層以及斷層無(wú)法有效的保留，因此給支護(hù)工作帶來(lái)了較大的不變。所以說(shuō)，在應(yīng)用支護(hù)技術(shù)時(shí)，還需充分考慮斷層方面的問(wèn)題，要充分保證斷層的穩(wěn)固性，盡可能的降低因?yàn)閿鄬訂?wèn)題所引發(fā)的施工停滯不前的問(wèn)題。在具體的采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用期間，可以根據(jù)斷層高度選擇合適的機(jī)械設(shè)備，如斷層高度在1-3m時(shí)，可以選擇掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行煤礦開(kāi)采，使得頂煤的最高開(kāi)采高度控制在32m左右，此時(shí)往往還需要配合使用臺(tái)階方法進(jìn)行掘進(jìn)支護(hù)，保證采煤的順利進(jìn)行[3]。

3.3 臨支加U鋼法

從掘進(jìn)巷道的支護(hù)來(lái)看，復(fù)雜地質(zhì)條件下經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種類(lèi)型的斷層問(wèn)題，若斷層的落差相對(duì)較大時(shí)，因?yàn)樵跀鄬訁^(qū)域內(nèi)圍巖整體受到了較大的摩擦與擠壓，巖性整體已經(jīng)非常破碎，在進(jìn)行掘進(jìn)施工時(shí)，需要采用臨時(shí)支護(hù)的方式對(duì)巷道進(jìn)行強(qiáng)化。從掘進(jìn)支護(hù)實(shí)踐來(lái)看，臨時(shí)支護(hù)應(yīng)當(dāng)選擇使用U型鋼協(xié)同錨桿支護(hù)的方式，可取得較好的支護(hù)效果。在具體實(shí)施時(shí)，還需要充分結(jié)合錨桿、錨索等臨時(shí)性支護(hù)措施，對(duì)圍巖開(kāi)展深層加固。特別是在深部復(fù)雜環(huán)境下，很多區(qū)域的圍巖已經(jīng)表現(xiàn)出分層破壞的特點(diǎn)，這就導(dǎo)致若仍舊采用傳統(tǒng)的單一支護(hù)方式，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)支護(hù)的較好保證，需要及時(shí)采取相關(guān)的措施進(jìn)行支護(hù)強(qiáng)化，形成復(fù)合型支護(hù)結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨改革開(kāi)放的不斷深入，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對(duì)煤炭等能源的需求量逐步提升，需要重視我國(guó)采煤技術(shù)的優(yōu)化，合理地對(duì)錨網(wǎng)、炮采技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，加強(qiáng)支護(hù)操作的優(yōu)化，重視開(kāi)采工藝的改進(jìn)，這樣才能讓采煤掘進(jìn)的工作效率提升。