分析復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術的應用

劉利

摘 要：作為世界煤炭資源生產與消耗大國，我國對于煤炭的需求量巨大。煤炭資源是我國重要的能源基礎，關系到我國社會經濟的發展。盡管我國煤炭資源儲量豐富，但是在長期開采之下，煤炭資源開采的強度與難度日益加深，同時在煤炭開采過程中也會遇到各種復雜的地質，這都影響著煤炭開采工作。文章分析了復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術，僅供參考借鑒。

關鍵詞：煤礦；掘進支護；復雜地質

在煤礦企業加大對現有資源開發的情況下，煤礦開采的深度與難度都在不斷增加，尤其是在集中性煤礦開采區域所處的地區，其地質條件更為復雜多變。在進行煤礦掘進的過程中，需要對整個工作面進行支護，從而確保掘進工作的順利進行。從現階段的掘進支護技術來看，主要包括了直接破頂法、后退臥底法以及錨桿臨時支護加U型鋼架法等，都適用于復雜地質條件下的煤礦掘進工作。

1 復雜地質條件下的掘進難點

1.1 破壞地質結構構造

在煤礦掘進過程中，若是遇到地質條件較為復雜的地區，那么隨著礦井開采的推進，在開采深度不斷增加的同時，也會在一定程度上破壞復雜地質條件地區煤層的地質結構，這樣會導致煤層的頂板巖性也會發生變化，造成圍巖應力不斷上升的問題。

1.2 前掘后修問題

前掘后修是在復雜地質條件地區進行煤礦掘進的常見問題，尤其是在頂底板以及部分煤層松軟的地區，經常存在破碎問題，這種問題會為煤礦掘進施工帶來較大的不良影響，并且不利于巷道成型。除此之外，在煤礦掘進過程中，巷道頂底板容易出現程度較大的收縮，從而進一步加快煤礦巷道的變形速度。為了解決這個問題，確保后期采掘工作的順利進行，就必須要在掘進完成之后進行修補，從而大大增加了掘進的工作量。

1.3 安全問題

在部分薄煤層占據主要比重的煤礦地區中，在對薄煤層實行開采作業時需要通過煤巷以及半煤巖巷作為關鍵對象并按照巷道回采的方式進行掘進支護工作。同時，在進行掘進半煤巖巷工作時，其對于參與作業的掘進支護設備以及掘進技術也具有較高的要求，這就需要工作人員必須在保證半煤巖巷礦區安全的前提下進行開采作業。

2 復雜地質條件下掘進支護應用

2.1 直接破頂法

直接破頂法是將斷層頂部進行破除，主要是利用掘進機進行直接沖擊的方式來進行，從而材質較為穩定的頂板圍巖留下，再利用錨網索對其進行支護。在具體施工過程中，若是頂板巖石的落差在2m以內，那么在實際的應用過程中，自身的脆弱性會引起碎裂，這種情況下則不適用于支護工作。除此之外，在煤礦地下掘進過程中，坡度較大的情況極為常見，面對這種問題也可以運用直接破頂法來解決其支護問題。

2.2 退后臥底法

在煤礦掘進過程中，若是存在完整、堅固的斷層上頂板，并且兩者之間的落差距離在2.5m以內，則可以利用支護的方式來進行圍巖。在實際的施工過程中，掘進機的操作應當先后退，再臥底的方式來進行施工，這樣能夠有效確保斷層巷道的各類指標能夠達到標準規定要求，從而滿足煤礦掘進施工安全性的要求。

2.3 錨桿臨時支護加U型鋼架法

若是在復雜地質中存在較大的斷層，那么在煤礦掘進過程中則很很容易出現破碎以及坍塌的問題。針對這種問題，可以運用錨桿臨時支護加U型鋼架法來解決。其中，錨桿傾斜角需要控制在45°以內，在此基礎上，可以利用預緊力來實現對圍巖結構的加固，從而避免在煤礦掘進過程中出現頂板破碎的問題，具體來說，對錨桿支護設計與施工要求進行詳細分析：首先進行支護設計依據的分析，在進行支護設計的時候，需要對巷道斷面的形狀以及穩定性進行考慮，同時也要對巷道的松動圈進行考慮。松動圈很容易受到采掘的壓力而產生大小與形狀方面的變化，在經過測試后發現，松動圈受到采動的影響會擴大2-3倍。因此，在進行采動之前，圍巖的類型會發生很大的變化。因此，支護的設計也要考慮松動圈變化的范圍來進行；其次是孔位的確定，要根據設計來對孔位進行確定，并做好標記。通常情況下，錨桿的孔間距最好是在100cm之內，同時錨桿孔的深度要大于桿體的有效長度，但是需要控制在30cm之內。同時，錨桿的端部需要推到孔底處，同時尾端部位外露的長度應該控制在20cm范圍之內；最后是錨桿支護施工方面的安全規定。若是在特殊區域，其支護方式應當選取特殊的，同時支護范圍需要延伸到巷道的正常段，大約是在5-10m之間。同時，若是支護在相對復雜的區域，需要對支護措施進行強化，包括全場錨固、加密錨桿以及錨索錨固等。

3 煤礦掘進中機械設備的選擇

3.1 機械設備選擇

在復雜地質條件下進行煤礦掘進，機械設備的選擇是關鍵所在。在實際掘進中，要根據巷道的長度來選擇機械設備，同時要根據設備的能力以及向導所需的長度來選擇是利用綜掘機還是普掘機。根據相關標準規定，普掘機適用于巷道長度在300m以內的煤礦掘進施工中，若是巷道長度大于300m的時候，則需要選擇綜掘機。機械設備的選擇不但要根據設備自身適用范圍來確定，同時也要結合煤礦掘進施工工藝來確定。運用綜掘機進行施工，能夠大大縮短準備時間，滿足煤礦掘進施工要求。

3.2 截齒選擇

在煤礦掘進施工中，選擇掘進機的截齒是關鍵所在。具體來說，在選擇過程中要重視對截齒耐磨度的選擇，這是對截齒適用性進行衡量的關鍵所在。通常情況下，截齒的強度越高，那么在煤礦掘進過程中的工作速度就越快，同時施工質量也更好，并且在確保施工質量以及速度的基礎上，還大大減少了磨損，有效的降低了生產成本。若是地質情況較為復雜，并且巖石硬度大，在綜掘機無法工作的情況下，則需要采取爆破的處理方式，這樣能夠避免機械設備強行對巖石的切割，在很大程度上有利于設備的保護。

3.3 綜掘機配套系統

綜掘機作為煤礦掘進中的重要機械設備，在使用過程中必須要做好施工管理以及系統問題的處理。因此，需要在掘進施工之前，進行管理體系的科學合理的制定，從而確保掘進施工的順利進行。如果是在比如通過彎皮帶實現輸送作業時，則可以通過大角度、長距離的方式掘進，與此同時還可能輔以小角度的掘進技術。通過這部分技術的應用，則能夠對皮帶運行的工效進行良好的提升。同時，自動卸料裝置位于皮帶機尾部，利用自動卸料裝置不但能夠降低操作過程中出現的磨損，同時還確保了施工的安全性。除此之外，不但要掌握好綜掘機的工作方式以及運行原理，還需要進行科學合理管理體系的規劃與制定，從而在管理體系建設良好的前提下，使得綜掘機的工作性能充分發揮出來，促進煤礦掘進工作的順利進行。同時，還要加強對機械設備的保養維修，從多角度的方式確保機械設備的穩定與高效運行。

4 結束語

煤炭資源是我國重要的戰略儲備資源，作為煤炭開采與使用大國，煤炭資源對于我國社會經濟的發展起到了重要的推動作用。隨著我國煤炭資源消耗量的增加，加強對煤炭資源的開采成為重點。很多煤炭資源分布在地質條件復雜的地區，且容易存在很大的斷層，在這種情況下要進行煤礦掘進工作，會存在一定的危險性。因此，煤礦生產企業必須要根據實際情況來對復雜地質環境進行分析，并有針對性的進行煤礦掘進支護技術的選擇，在確保巷道安全性的基礎上，將煤礦開采的效率提高。

參考文獻

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