煤礦掘進支護技術在復雜地質條件下的應用

徐福康　黃亞浩

摘? 要： 社會經濟的快速發展，人們生活水平提高，導致對各種礦產資源的需求量不斷加大，特別是煤炭資源對于工業生產方面具有非常重要的作 用。隨著煤炭開采深度不斷增加，井下地質條件也復雜多變，給煤炭開采條件及職工生命安全帶來巨大挑戰。所以本文主要探討的是巷道掘進期間在地 質復雜階的段支護技術。在巷道掘進過程中，由于受到復雜地質條件的影響，造成巷道壓力不斷增大，給巷道掘進帶來一定困難，需要有一定的巷道支 護技術支撐。本文主要研究的是在復雜地質條件下的巷道掘進支護技術應用。

關鍵詞： 復雜地質;掘進;支護技術

引言： 在我國社會經濟快速發展的情況之下，對于各種能源的需求程 度持續增加，尤其是對于煤炭資源等的需求。當前，我國的煤炭資源相對 比較豐富，但是復雜的地質條件給巷道支護帶來了很大困難，約束了巷道 掘進速度，造成了礦井采掘接替緊張。針對這種情況的存在，必須在掘進 期間遇復雜地質條件時對掘進支護技術進行相關策略的提出[1] ，從而不斷 提高巷道掘進速度，緩解礦井采掘接替緊張局面，確保礦井可持續發展。

1 煤礦掘進的難點分析

我國煤礦掘進過程中，隨著采掘標高不斷加深，井下地質條件復雜多 變，巷道壓力大，巷道常規支護技術無法滿足支護要求，容易出現巷道變 形嚴重，無法滿足正常生產需要，不僅造成了煤礦企業的人力、物力、財 力浪費，影響煤礦企業的采掘接替，還對施工人員的身體健康造成極大的 威脅，危害了開采工人的生命安全。隨著我國科學技術的不斷發展，掘進 支護技術在煤礦掘進過程中得到了廣泛應用，降低了煤礦掘進的風險，并 取得了一定的成效。但是，煤礦掘進過程中，還存在以下幾方面的問題： 一是工作量大。煤礦開采存在地質環境復雜的問題，當地質條件復雜，巷 道頂板破碎時，很容易出冒頂片幫事故。對煤礦采掘接替造成很大影響。 當煤礦巷道掘進過程中出現地質條件復雜多變，巷道頂板破碎時，嚴重影 響了煤礦掘進的速度，施工過程中也存在很多不安全因素，給現場施工人 員的身心健康造成威脅。二是地質結構不穩定。隨著煤礦掘進深度的加 深，煤礦掘進的地質環境發生相應的變化，掘進深度的加深，一方面會對 煤層地質結構完成破壞，另一方面會增加煤礦巷道的壓力，對巷道加固工 作造成更多隱患。三是安全隱患問題。目前，我國煤炭資源分布地區的地 址差異較大，在進行煤礦開采的過程中，需要根據不同地質條件，采用不 同的巷道支護方法，以保證掘進過程中的安全性。

2 復雜地質條件下煤礦掘進支護技術的應用

2.1? 直接破頂掘進支護技術

直接破頂技術，顧名思義就是一種直接的方式來破壞挖掘頂部。這種 施工方法是掘進過程中最常用的施工方法。在地質條件復雜或過斷層的地 方，給頂板管理帶來很大挑戰。在這種地質條件下掘進首選U型鋼支護， 在施工過程中必須加強臨時支護并采用短掘短支技術。施工期間采用兩根 3.0m長π型鋼作前探梁，每根前探梁配合3對吊環使用，架棚梁時必須同時 推移兩根前探梁，前探梁端頭緊貼煤壁并用木楔將前探梁背緊背牢。

2.2? 采用聯合支護掘進技術

如果巷道出現斷層情況，可使用聯合支護掘進技術。實際應用過 程中，巷道斷層落差沒有超出2.5m ，斷層的頂板還比較破碎、巷道壓力 大。從現場實際地質條件出發，采用U型鋼+錨網噴+注漿+錨索梁護技 術，對巷道圍巖進行聯合支護。施工時先采用36#U型鋼進行支護，每棚 6塊卡纜，棚與棚之間采用2根鐵拉桿（兩幫上部卡纜處各一道）進行連 鎖，擰緊上牢并成一直線，巷道兩幫距底板1.5m處采用U型鋼或工字鋼 進行連鎖加固。架棚完畢后采取錨桿、噴漿、注漿、錨索加固。錨桿規 格為Φ20 ×2400mm ，間排距1200 ×600mm。錨桿施工完成后對巷道進 行噴漿封閉， 噴漿采用425#普通硅酸鹽水泥、中粗砂、石子（粒徑小于 15mm ），配比為水泥：水：砂：石子= 1：0.5：1.4：2，噴層厚度以噴平網表面 為準，強度不低于C20，速凝劑摻量為水泥摻量的3% ～ 5%，噴漿后7天內 每班灑水養護一次， 7天后每天灑水養護一次，養護時間28天。 噴漿后對 巷道圍巖打注漿孔并埋設注漿管進行注漿加固。注漿孔排距1.8m，每排布 置3個注漿孔（巷頂及兩幫各1個），孔深為2m ，注漿管長1.5m。注漿材 料為普通硅酸鹽水泥，漿液水、灰比為0.7 ～ 0.8 ，注漿壓力為1 ～ 2MPa。

同排注漿順序為由下向上;注漿過程中要隨時觀察各注漿參數的變化和巷 道變形情況，若發現巷道圍巖表面跑漏漿應及時用快凝水泥封堵。注漿結 束后選用Φ18.9 ×5200mm錨索，錨索間排距1200 ×1200mm，錨索托板采 用自制U型鋼托板，規格300 ×280 ×10mm ，每個錨索孔安裝三支樹脂錨 固劑， 一支K2350樹脂錨固劑和二支Z2350樹脂錨固劑;錨索預緊力不低于120kN。

3 復雜地質條件下掘進支護技術應用的關鍵點

3.1? 掘進機型號的選擇

當礦井所處區域地質條件復雜時，現場工作人員要根據工作面工程地 質條件來進行掘進機型號的選擇。科學合理的掘進機型號，在實現本質安 全的同時可有效提高采掘效率。在進行掘進機選型時，相關人員必須全面 考慮機械的結構、生產效率、截割強度和設備維護的難易程度。巷道的安 全性對于采礦過程中十分重要，因此一定要保障其穩定性與安全性。掘進 機通過液壓系統來驅動，可以在掘進機機身加裝臨時支護裝置，通過臨時 支護對巷道掘進前方的煤巖體進行臨時支護，以保證掘進施工的安全性及 可靠性[3]。

3.2? 加強截齒的合理選擇

截齒在煤礦開采中有著重要的作用能夠保障整體設備的利用率，對于 整體的掘進工作開展有著良好的促進作用。對此，相關技術人員要加強截 齒的合理選擇。一般來說要根據耐磨性和強度來進行相應的選擇。在實際 的煤礦開采中對于截齒的要求是高強度并耐磨，才能夠保障在掘進的過程 中設備不受破壞，降低截齒的報廢率，進而為煤礦開采降低相應的生產成 本。而在復雜地質條件下截齒需要面對不同程度、不同地層以及不同地質 條件的作業現場，容易造成截齒出現不同程度上的損壞，并導致作業施工 的停頓。那么，這就需要相關的作業施工人員針對實際的情況進行截齒的 選擇，保障其能夠滿足復雜地質條件下的掘進設備推進，確保整個掘進技 術能夠順利的實施。

3.3? 正確計算支護的臨界點

掘進支護作業中，必須就支護體系的支護臨界點進行準確計算，才 能保證支護的有效性和合理性，充分發揮掘進支護的積極作用。一般情況 下，煤礦開采過程中，掘進作業現場的地質條件非常復雜，存在著許多不 確定因素，極大程度上提高了掘進的難度，提高了掘進的危險性。為此， 必須就掘進作業工作面的地質情況進行全面分析，給出支護臨界點。之后 要綜合考量開采環境中不確定因素、支護臨界點計算值、可能出現的地質 變化，選擇合適的掘進設備，在最佳方式下進行掘進。比如，可以在初始 階段運用立井開拓方式，之后運用斜井開拓方式，接下來可使用平硐開拓 方式，這樣有順序、合理地進行開拓，可保證掘進的安全性。

結束語： 總之，考慮到當前我國對煤礦的需求量仍然很大，所以說煤 礦開采工作也在不斷的持續過程中，那么就需要不斷提高我國煤礦開采的 技術以提高效率，減少不必要的損失。發現當前的技術存在的一些問題之后，需要進行進一步改善與調整。

參考文獻：

[1] 任高嶺. 巷道支護技術在煤礦井下掘進中的應用[J]. 石化技術，2020， 27（09）：294-298.

[2]陳彥宏.煤炭采礦工程巷道掘進和支護技術的應用[J].石化技術，2020， 27（09）：244-268.

[3]王一彬.煤礦掘進巷道錨桿支護方式的應用[J].石化技術，2020，27（09）：177- 178.

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