復雜地質條件下的煤礦采煤掘進支護技術及其運用

王元華

摘 要：隨著經濟的不斷發展，煤礦不再是獨立的個體，領域的發展有著不容忽視的作用。我國對煤礦的需求量逐漸增大，煤礦的開采難度也逐漸增大，煤礦開采的強度、深度要求都更高，而煤礦的地質相當復雜，為確保采煤時人員的安全，掘進支護技術相當重要，文章結合福建煤礦的特點，提出了采煤時的一些問題以及采煤掘進支護技術的應用。

關鍵詞：復雜地質；煤礦采煤；掘進支護技術；福建煤礦

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）15-0028-02

1 福建煤礦的特點

福建省近年來經濟得到了迅速的發展，它位于我國的東南沿岸，對無煙煤的需求量與日俱增。福建全省的面積達到12.3萬km2，其中近7 000多km2屬于含煤地層。其中煤礦層大部分位于山區，礦區的地貌大多容易遭到侵蝕，地形與平原不同，相當陡峭，山溝與山谷之間的切割很深。春夏季雨水量多，而秋冬季卻非常干燥，這些都增大了煤礦開采的難度。

2 復雜地質條件下的采煤難度

以福建某一個復雜地質的礦區為例，該煤礦區是一個相當有歷史的老礦區，已有上百年的煤礦開采歷史，然而它的地形復雜，有大面積的斷裂層，另外，礦井的地壓也偏大。以這種極其復雜的水文和地質環境為例，對采煤掘進支護技術進行分析，有幾下幾個采煤難點。

2.1 地質結構的變化

煤礦的開采是要逐漸由淺到深，在逐漸增加開采的深度的時候，煤礦原有的地質結構一定會被破壞，重點突出在頂層板的巖石特性上，會發生比較明顯的變化，呈拱狀的圍巖會受到更大的外力作用，加大了煤礦的開采難度。

2.2 巷道的挖掘

在復雜地質條件下，對于礦井而言，底部和上面土質都很松，并且煤層也相當松軟，所以在挖掘巷道過程中有很大的困難，在這個過程中，巷道難以形成固定的形狀，并且在成行后還容易變形，巷道的頂部和底部的板塊容易發生明顯的收縮，因此支護技術在巷道中也難以使用，這樣就會導致一些安全事故的發生，會出現邊挖邊修的狀況，這種狀況嚴重影響了礦區的安全生產。

2.3 半煤巷礦區的安全

由于該礦區的地質條件復雜，會出現巷道周邊有大面積的斷層，巷道坡度較大的情況，但是此地的礦井內薄煤層的儲藏量很大。進行薄煤層的開采時，巷道的掘進支護主要以半煤巷為重心。在掘進時，半煤巷對掘進技術和支護各種設備的要求都相當高。為保證礦區開采的順利進行，要確保半煤巷礦區的安全。

2.4 技術、管理的問題

在采煤的掘進和支護技術方面，我國與世界發達國家還存在一定的差距。國外大多采用先進的機械化模式進行煤礦的開采，而我國一直是較傳統的開采模式，在技術和管理方面都達不到世界先進水平。

2.5 設備的落后

設備的落后增強了開采礦區的難度。在科技設備方面，我國一直沒達到世界的先進水平。在半煤巖巷掘進的時候，如果出現硬度系數>5的巖石層及巖石，設備的各部分會發生較大的磨損，導致巷道采掘支護技術設備遭到破壞，這樣，整個礦井工作的進程就會受到嚴重的阻礙。

3 煤礦采煤掘進支護技術

3.1 綜掘機型號的選擇

綜掘機的優勢是縮短施工的準備時間。為了充分發揮綜掘機的優勢，提高采煤的效率，減少施工時間，一定要重視綜掘機的選型，選好綜掘機，采煤掘進工作才能順利地進行。在選擇綜掘機型號的時候要考慮的因素很多，例如：綜掘機本身的結構是否緊湊、是否適用于巷道的斷裂面、煤礦區煤巖的強度指數、所用設備的體積大小、設備的運行功率、以及效率等情況。綜合各方面因素，選擇合適的綜掘機，降低采煤掘進的難度。

3.2 截齒的選擇

對截齒的選擇，主要是看其耐磨強度。若強度不高，會降低煤礦掘進時截割以及工作的效率，反之，若強度夠高，則會大幅度地提高煤礦掘進時的工作效率，同時還能減少截齒的磨損，對其起一定的保護作用，例如：使用爆破方式、直接破頂方式時，強度高的截齒對設備有保護作用。同時，需要注意的是有的巖石硬度太大，超出了綜掘機的承受范圍，這時需要用爆破的方式而不是強行使用應用機器設備，這種方式不僅無法切割巖石而且會在很大程度上破壞設備。

3.3 綜掘機與普掘機的選擇

一般而言，把巷道的長度默認為綜掘機與普掘機的一個臨界點。巷道挖掘的長度是由綜掘機和普掘機來決定。在這方面，有明確的規定，關鍵取決于工作面巷道的施工長度，當施工長度>300 m時，就選擇綜掘機，反之，當施工長度<300 m時，則用普掘機，這種規定是結合設備自身的特點而制定，兩種掘機的優勢都可以得到充分地發揮，也有利于合理的安排施工，這樣煤礦的采掘工作才能順利進行。

3.4 臨時支護技術的應用

綜掘機工作的原理其實是利用其本身的液壓系統，所以液壓系統的穩定性與采煤掘進工作息息相關，在設備開機以及關機的時候，需要用到液壓系統的閉鎖裝置。在實際操作中，要結合煤礦開采的具體狀況。通常情況下，人們臨時支護是通過采用綜掘機本身的液壓鎖來進行，使用臨時支護技術，降低了掘進工作中的風險，這樣才能確保采煤掘進工作安全順利地進行。

3.5 開門轉為技術的運用

對于技術問題，要改善掘進機的設備才能解決，在改善的同時還要創新，關鍵在于挖掘機開門施工的工藝，自行的開門方式可以有效降低工作的難度。例如：在煤礦掘進工作進行時，需要安裝掘進機，掘進機后面承載的運輸量重量在40 t左右，兩者高度相差在100 m左右，在這種狀況下，施工的時候應該先爆破一段空間，而不是運用穿鑿放大的原理。采取爆破這種方式，空間夠大，然后掘進機才能進行施工，這樣煤礦的采煤工作才能順利地進行。

3.6 錨網支護技術

①退后臥底法。在巖層較堅固并且相當完整的地區，應采用退后臥底法。這種方法要與斷層頂部的最低位置保持絕對安全的距離，采取綜合掘進機不斷后退，臥底不斷前進的方式。這種方法相對比較安全，因為保證了整個施工場地的穩定性以及斷層的完整性。退后臥底法對工作人員的要求相當高，需要極好的體力，適應高強度以及高壓這種惡劣的工作環境。

②直接破頂法。在斷層區域開采煤礦相當不穩定，特別是煤層地質松軟的地段，其危險系數相當高。在這種斷層地帶采煤直接破頂法較多。直接破頂法的含義是：用掘進機直接破除斷層頂部的松軟層質，剩下的頂板巖層都很堅固，然后用錨網鎖進行支護。需引起重視的是：當頂板巖石的硬度系數<5且落差<2的時候無法支護，巖板容易破碎。還有一種情況，當坡度較大時，也可采用直接破頂法，減小采煤掘進的難度。

③錨桿臨支加U鋼法。在斷層落差較大、周圍巖石堅固、煤礦蘊藏量大的地區，對開采的技術的要求就比較高。錨桿臨支加U鋼法即用U型鋼架固定巷道，把臨時的超前支護和錨桿支護結合起來。這種方法的使用對技術的要求相當高，錨桿的傾斜度必須是45 ？觷才能起到效果。

4 結 語

綜上所述，煤礦掘進的支護技術是開采煤礦過程中的重要工作，尤其是在復雜地質下進行煤礦的開采，支護技術是必不可少的。在開采煤礦的實際工作中，要根據具體地情況使用支護技術，確保煤礦開采工作安全順利進行。要不斷提高采煤掘進支護技術，促進我國煤礦事業的發展。

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