復雜地質條件下煤礦掘進支護技術應用研究

劉志煒

平寶公司

復雜地質條件下煤礦掘進支護技術應用研究

劉志煒

平寶公司

煤企想要實現長遠發展，必須要解決復雜地質條件下的煤礦掘進支護問題。隨著煤礦資源的需求不斷加大，煤礦開采的強度和深度都在增加，這就必然遇到復雜的地質條件。本文主要探討了過地質構造的主要方法。

復雜地質條件；煤礦掘進；支護技術；地質構造；方法

一.概述

某礦所屬的井田地質構造比較復雜，經常遇到斷層和陷落柱，其水文地質條件偏向中等，屬于帶壓開采礦井。礦井初步設定的生產能力為180萬t/年，現在主要開采的煤層是3.4#以及9#。前者煤層的厚度維持在1.4-5.9m，平均厚度3.63m，煤層結構相對復雜，常含1-3層夾矸，上部和中部的夾矸層較為穩定，3.4#煤層全區都能夠開采，可采指數1.0，變異系數為27.8%，煤層整體自西向東增厚，煤層屬于穩定型。后者煤層厚度維持在1.65-6.12m，平均厚度4.21m，該煤層結構也較為復雜，常含2-4層夾石，可采指數為1.0，變異系數為9.5%，煤層整體自東南向西北方增厚，煤層屬于穩定型。在煤層頂板構成上，3.4#煤層主要為黑色的砂質泥巖，局部為細砂巖或者是中砂巖，而9#煤層主要為L1廟溝灰巖，局部和前者相同，底板為泥巖。

二.復雜地質情況

第一，斷層。該礦井田里面地質構造比較復雜，大致形態為傾伏狀、波浪式不對稱向斜結構，斷裂構造情況主要包括以下三個帶，即東南部斷層帶、中心褶曲斷裂帶、西北邊緣斷層帶，區里存在很多的斷層，主要以正斷層形式出現。報告顯示，有55條落差大于5m的斷層，生產時還揭露了89條落差大于3m的正斷層，這對礦井生產形成阻礙。

第二，陷落柱。受煤系基底奧灰巖巖溶發育的原因，同時由于長時間的溶蝕，令煤系地層沿著地下巖溶塌陷，這就形成了現在的柱狀陷落。礦井在勘探時發現陷落柱3個，但采掘至現在已經揭露49個。

三.礦井過地質構造的方法

第一，經常用到的方法有瑞利波物探、巷探、鉆探等，通過上述方法對工作面前方地質構造情況進行查明，然后通過已知的工作面周邊構造情況、相鄰巷道揭露構造情況、有掘必鉆資料，同時結合預報編制過構造的技術策略，再超前預測地質構造。

第二，通過地質預報以及勘探資料，對過構造的安全技術策略進行提前編寫，同時對用到的類似工字鋼、破板、圓木等支護材料準備好。

四.掘進工作面過地質構造的方法

1.過 斷層

第一，3.4#煤過斷層。主要通過采用棚錨聯合的方式對斷層以及其前后5m的范圍進行支護，采用錨桿、鋼帶、鋼筋網、錨索結合的方式對巷道頂板進行全錨支護，全錨支護頂板時采用螺紋錨桿、錨索、鋼筋網、W型鋼帶聯合支護，在兩條鋼帶中間布置錨索，在兩幫支護時采用菱型金屬網結合螺紋錨桿的方式。架棚支護時候選用的工字鋼為11#礦用，棚梁凈口3.7m，棚距0.7m，梁長4m，腿長3.2m，攀幫構頂時候按照幫三頂四的原則，叉角為0.5-0.6m。

第二，9#煤過斷層。主要通過全錨支護的方式過斷層頂板，而巷道頂板全錨支護采用錨索、金屬網、錨桿相結合的方式。頂錨采取矩形方式進行布置，頂錨桿使用螺紋錨桿，規格為d20mm×12000mm，同時要和d6mm的鋼筋網結合，打注錨桿5根，間排距為1000mm×1000mm。幫錨桿布置時也呈矩形，間排距為也為1000mm×1000mm，同時掛金屬網。斷層上下盤打注對錨索要通過實際情況進行，所用錨索規格為d17.8mm×L6300mm。

2.過 陷落柱

第一，3.4#煤過陷落柱。如果陷落柱各項要求達標，比如巖性堅硬、無溶洞、膠結性好、無淋頭水、錨桿錨索預緊力符合要求等，此時選擇全錨支護，頂板采用螺紋錨桿(規格為d20mm×2000mm)聯合W型鋼帶和鋼筋網進行支護，同時再打錨索加強支護，錨索規格為d17.8mm×6300mm，在兩條鋼帶中間打錨索，每隔一排布置兩根。兩幫通過螺紋錨桿和菱型金屬網結合的方式支護，無炭柱段凈寬保持在4.5m，凈高大于3.0m，排距為800mm，同時確保斷面兩幫和地板平緩過渡。如果遇到錨桿錨索預緊力、無淋頭水、巖性堅硬、膠結性好、無溶洞不符合標準，就得采用錨棚聯合的支護方式，選用11#礦用工字鋼，棚梁凈口3.7m，棚距0.7m，梁長4m，腿長3.2m，攀幫構頂時候按照幫三頂四的原則，叉角為0.5-0.6m。

第二，9#煤過陷落柱。若陷落柱頂部膠結完整且堅硬的話，支護方式選擇錨網聯合的方式，頂板采用螺紋錨桿和金屬網矩形布置相互結合的方式，螺紋錨桿規格為d20mm×2000mm，間距1000mm，打注錨桿5根，排距也為1000mm，幫錨采用螺紋錨桿和菱型金屬網矩形布置的方式結合，間距為1000mm，打注錨桿3根。若陷落柱煤巖混合、松軟、有淋頭水、頂部膠結松散，則采用全錨支護和架棚支護聯合的方式，架棚支護選用11#礦用工字鋼，棚梁凈口3.7m，棚距0.9m，梁長4m，腿長3.2m，攀幫構頂時候按照幫三頂四的原則，叉角為0.5-0.6m。

五.復雜地質條件下煤礦掘進支護技術建議

第一，要加強預報工作，對工作面構造要進行綜合技術評價，然后提前編制過構造技術。過構造時要對過構造技術測量進行驗證，一旦和現場不相符，那么就要第一時間調整。

第二，過構造時施工單位要有領導監督和指揮，當工作面掘進至破碎帶的時候，一定要加密支護，如果遇到冒落段，則選擇特殊的支護方式，禁止空頂作業，落實敲幫問頂制度，發現隱患及時處理。

第三，如果工作面出現嚴重的跨幫和頂板破碎的情況，適宜采用注漿技術，該技術有很強的實用性，通過氣壓或者是液壓的方式把凝固的漿液注入巖石的孔隙、裂隙中，確保圍巖具有抗滲性好、強度高、穩定性高的特性。另外，在過構造時該技術充分保障了巷道的安全，防止圍巖變形、降低巷道返修次數、提高巷道穩定性，弊端為價格較貴，不宜批量使用。

[1]陳遠云.復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術應用分析[J].內蒙古煤炭經濟，2012，(10)：102+104.

[2]司栓柱.復雜地質條件下的煤礦采煤掘進支護技術的運用分析[J].山西能源學院學報，2017，30(03)：12-13.

劉志煒，1987.2；男；漢族，籍貫：信陽，本科，畢業于河南理工大學；助理工程師