復雜條件下掘進工作面支護技術研究

秦云龍

（汾西礦業集團柳灣煤礦，山西 孝義 032300）

我國采礦行業整體發展速度不斷加快，在采礦工作過程中所使用的技術方法也在不斷優化和完善，但是在實際工作過程中遇到一些比較復雜的地質條件，掘進工作面的安全性問題仍然沒有得到全面解決。以現階段我國采礦工作要求和標準進行分析，傳統形式下的煤礦井下掘進工作面支護技術方法，無法滿足大規模采礦工作的要求和標準，因此在煤礦開采工作過程中需要對更加先進的支護技術進行合理使用，同時要有效做好復雜地質條件的勘察和分析工作，保證掘進工作面各項工作的安全穩定進行，保證煤礦井下工作人員的人身安全。

1 復雜地質條件下掘進工作面支護技術應用情況

在近幾年的發展過程中，我國煤礦開采工作面支護技術的使用，主要是以錨桿支護技術為主，通過錨桿支護技術的應用，可以有效提高整個煤礦井下巷道的支護工作效果，同時降低支護工作成本以及人員的勞動強度，加快整個煤礦工作面的掘進工作效率。隨著煤礦開采深度的不斷上升，在開采工作過程中掘進工作面所面臨的復雜地質條件越來越多樣化，煤礦巷道圍巖結構的穩定性不足，同時整個受力環境越來越復雜，對整個井下工作安全性造成了比較嚴重的影響。在掘進工作面的支護工作當中，錨網支護巷道經常會產生大量錨桿、錨索破壞性問題，對整個放倒的安全性造成了較大的影響[1]。

在面臨一些比較復雜的地質環境下，因為煤層的埋深量不斷加大，在掘進工作面開挖過程中動壓掘進工作作用會造成巷道的應力加大，造成巷道產生明顯的位移松動以及出現錨桿錨索斷裂等問題。通過對現場工作信息收集之后可以看出，復雜的地質環境條件下煤礦巷道因為周圍巖體受力條件出現變化，整個圍巖結構的穩定性也有所下降，同時掘進巷道和圍巖之間的結構面夾角結構面的密度相互之間的結合情況，以及主體圍巖結構受力方向會產生明顯的差異，造成巷道周圍圍巖結構出現明顯的變形，對整個煤礦掘進工作面各項工作開展造成了一定的干擾和影響，同時也對整個錨網支護設計以及支護工作效果造成困難。對此，煤礦開采工作單位必須要針對復雜地質條件進行全面分析，對掘進工作面支護技術進行進一步優化和完善，充分保證煤礦井下掘進工作的順利進行[2]。

2 復雜地質條件下掘進工作面支護工作原則分析

第一，要充分做到一次性支護到位，最大程度上控制周圍圍巖結構變形問題所產生的影響。錨網支護主要是以主動支護技術為主，需要保證一次性支護完成有效，控制圍巖結構產生嚴重的變形問題，需要盡可能避免出現二次或者以上重復性支護工作。一方面，可以全面實現礦井內部的集約、高效以及安全生產活動，為整個掘進工作面正常工作提供安全保障，另一方面，通過錨網支護技術的應用，其主要特點是保證支護完成之后整個掘進工作面的穩定性可以得到充分保證，如果圍巖結構進行反復多次的破壞和再施工，整個掘進工作面的支護工作效果會受到明顯的影響，進而會形成比較嚴重的安全隱患。

第二，要有效遵循預應力控制工作原則，充分做好掘進工作面的主動支護工作。預應力施加是錨網支護工作的關鍵技術要點，主要是區分錨網支護技術屬于被動支護還是主動支護的參考工作標準，要充分保證預應力達標狀態下錨桿支護工作，才可以實現良好的主動支護效果，充分發揮出錨網支護的功能和作用[3]。首先，需要通過現有的技術方法，對錨桿施加足夠的預應力作用；其次，通過錨桿配件的使用，可以保證錨桿的加固預應力得到充分發揮，以此來有效擴大錨網支護應力的作用和范圍，有效提高錨網支護工作的整體性和穩定性。第三，要有效遵循“三高一低”的支護工作原則，加快掘進工作面的工作速率。“三高一低”主要指的是高強度、高剛性程度、高穩定性以及低支護密度的工作原則。在掘進工作面的支護工作當中，需要有效提高錨桿材料的強度和剛性程度，避免材料在使用過程中出現受力破壞問題，在保證支護系統的整體使用有效性和穩定性的情況下，控制支護材料的使用密度，有效降低單位面積錨桿材料的使用數量，提高掘進工作面的掘進工作速率。

3 復雜條件下掘進工作面錨桿支護技術分析

3.1 錨桿支護工作方案

需要基于復雜地質條件下的圍巖結構以及煤層條件，制定出合理的支護工作方案，在錨桿支護工作當中需要確認錨桿參數情況，其中主要包含錨桿的長度、直徑、間距以及角度大小等。其中比較常見的煤礦巷道錨桿，主要設置為梅花型排列形狀，中間位置錨桿設置在煤礦巷道的中心線，兩邊位置的錨桿距離頂廓線200～300 mm，錨桿之間的間距大小為0.5～1.2 m，錨桿的角度設計需要保證中間錨桿和水平面之間的夾角為90°，兩邊位置的錨桿需要保證與水平面之間形成70°夾角，中間位置的錨桿間距地面不超過1.0 m，側向位置的錨桿不能超過2 m。在掘進工作面錨桿布置過程中，主要是采用丁字形排列，錨桿之間的間距不能超過1.2 m。在錨桿支護工作當中需要對不同類型的錨桿材質和錨桿型號進行合理選擇，由于需要支護工作力度不同，受到巖體性質等方面因素的影響，所使用的錨桿質量也存在一定的差異性[4]。最后，需要合理選擇錨固劑。在支護工作開始之前需要有效做好拉力測試工作，保證錨桿加固工作效果，同時降低工程施工成本，保證掘進工作面的整體支護工作安全性。

3.2 錨桿支護技術要點

在針對掘進工作面進行錨桿支護技術的使用過程中，需要充分明確整個支護工作任務流程以及確認先后工作的順序。首先，需要確認分層分段開挖工作流程，要保證隨時開挖隨時支護。在完成第以步工作之前，不能直接進行下一層土層的開挖工作，在使用機械開挖工作當中防止出現嚴重的塌陷情況，可以對開挖完成之后的巖體表面噴射混凝土材料，并且在混凝土充分凝固之后再進行后續的鉆孔工作，同時也可以通過安裝鋼筋網片，在噴射混凝土面層之后再進行鉆孔同時設置土釘。在鉆孔施工過程中要保證上下左右的角度符合支護工作要求，避免出現角度過大或者過小等情況，其次，在支護工作過程中需要避免出現錨桿孔洞深度不足，注漿管在正式開始使用之前，需要有效檢查是否產生明顯的破裂和堵塞問題。在注漿工作之前需要使用水引入，用水充分濕潤輸漿管道。灌漿工作結束之后需要及時清洗輸漿管道以及灌漿設備，然后再進行混凝土噴射工作，初次緊固的情況下需要保證時間完全達標，并且在工程施工完成之后需要對其實施二次加固處理，避免錨桿固定程度不足，最后需要有效做好成品防護工作，完成錨桿安裝工作[5]。

3.3 錨桿支護工作中的注意問題

在支護工作過程中必須要嚴格依照標準的支護工作流程來進行操作，在鉆孔工作之前需要先做好敲幫問頂工作，禁止出現空頂作業情況，然后將鉆孔完成之后內部的大量積水和殘渣進行徹底清理，必須要嚴格依照標準的角度來進行鉆孔工作。相關工作人員在工作過程中需要合理佩戴防護手套，避免和皮膚之間形成直接接觸，同時要避免出現明火問題和影響。錨桿支護工作結束后需要對整個支護工作過程、施工過程進行必要的安全監測，在監測工作當中需要從所使用的材料設備、操作方法、施工流程以及人員的專業技術等幾個方面來進行嚴格控制，其中比較常用的安全監測技術方法，主要包含表面位移離層儀、錨桿測力計、多點位移計等。通過有效判斷錨桿的實際受力條件，檢查煤礦巷道頂板的壓力大小以及周圍圍巖結構的位移情況，判斷是否存在嚴重的安全隱患，有效控制報警器發出警報信號，預防安全事故的產生。

4 結語

在面臨一些比較復雜的地質環境條件下，煤礦井下的掘進工作面支護工作，非常關鍵，需要引起相關煤礦開采工作單位的高度重視，在實際工作當中需要有效結合復雜地質條件情況，對錨桿支護技術方法進行合理使用，嚴格依照標準的操作流程提高掘進工作面的支護工作效果和穩定性。