復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用探究

摘 要：伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國煤礦開采的強(qiáng)度也逐漸增大，煤礦的開采范圍及開采深度日趨增大，促使煤礦開采的地質(zhì)條件變得越來越復(fù)雜。因此，復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究是當(dāng)前研究的重點(diǎn)課題。本文在煤礦復(fù)雜地質(zhì)工作面分析的基礎(chǔ)上，對其影響因素及掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了深入探究，以確保煤礦巷道掘進(jìn)的順利開展。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)條件；影響因素；掘進(jìn)支護(hù)；研究分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.042

0 引言

煤炭是我國重要的基礎(chǔ)能源和原材料，用于各個(gè)行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常需求。隨著我國對煤炭資源需求的不斷增加，煤礦開采范圍及開采深度相繼增大，開采的地質(zhì)條件也越來越復(fù)雜。繼而傳統(tǒng)的掘進(jìn)技術(shù)難以適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，無法滿足煤礦企業(yè)的生產(chǎn)需求，導(dǎo)致煤礦生產(chǎn)效率大大降低?；谝陨犀F(xiàn)狀，我們應(yīng)加大煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的研究力度，結(jié)合煤礦的實(shí)際開采情況制定相應(yīng)的對策，進(jìn)而確保煤礦巷道掘進(jìn)的安全性。

1 工程概況

煤礦5#煤層為復(fù)雜地質(zhì)開采煤層，其地面表高為140～340米，工作面標(biāo)高為-350～-420米，煤礦結(jié)構(gòu)斜向北，傾斜角為（6°～12°）該煤層西部表現(xiàn)平緩，工作面中存在斷層，且正斷層和逆斷層呈發(fā)育現(xiàn)象，具體特性如下表所示。

2 影響煤礦安全生產(chǎn)的因素分析

由煤層的地質(zhì)條件可知，工作面為復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造帶，在開采過程中存在一定危險(xiǎn)性，通過對其影響因素深入分析，可以有效確保煤礦生產(chǎn) 的安全性，提高煤礦生產(chǎn)效率。經(jīng)實(shí)踐分析，影響煤礦安全生產(chǎn)的影響主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：第一，由于開采深度增加，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜導(dǎo)致巷道圍巖不夠堅(jiān)固，倘若支撐強(qiáng)度不夠大的話，將使得圍巖發(fā)生破碎現(xiàn)象，進(jìn)而影響煤礦的安全開采。第二，受雨季的影響，巷道內(nèi)遭受雨水侵蝕的話，圍巖將變得松軟，進(jìn)而使得煤礦開采支撐難度增大。第三，隨著煤礦開采的不斷推進(jìn)，巷道圍巖的強(qiáng)度逐漸降低，隨之巷道的穩(wěn)定性降低，進(jìn)而對煤礦的開采產(chǎn)生一定安全隱患。第四，工作面中存在斷層結(jié)構(gòu)將直接影響巖層的結(jié)構(gòu)性能，在煤礦開采過程中容易產(chǎn)生裂隙，進(jìn)而使得頂板壓力增大，減低了煤礦采集的安全系數(shù)。所以，在煤礦開采的過程中，煤礦開采技術(shù)人員要對其影響因素著重分析研究，以確保礦山的安全生產(chǎn)。

3 復(fù)雜地質(zhì)條件下的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)探究

在進(jìn)行復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦開采中，開采的危險(xiǎn)性遠(yuǎn)大于常規(guī)的煤礦采集作業(yè)，所以，加強(qiáng)對煤礦開采掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的探究具有重要的意義。

3.1 合理選擇綜掘機(jī)與普通機(jī)的臨界點(diǎn)位置

在煤礦開采過程中，應(yīng)結(jié)合煤礦的實(shí)際開采情況確定好綜掘機(jī)和普通機(jī)的臨界點(diǎn)位置，進(jìn)而才能更好地確定其支護(hù)技術(shù)形式。臨界點(diǎn)的確定主要受制于巷道的長度影響，一般情況下，我們將300米設(shè)定為設(shè)備選擇的臨界點(diǎn)，當(dāng)在開采300米范圍以內(nèi)的話，采用普通的掘進(jìn)機(jī)，當(dāng)在300米以外的情況下選擇綜掘機(jī)進(jìn)行煤礦開采。所以，在進(jìn)行復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦開采中，選取合理的臨界點(diǎn)位置對實(shí)施掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)具有重要作用。

3.2 合理選擇綜掘機(jī)的設(shè)備型號

在復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦開采過程中，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合開采煤礦的實(shí)際情況選擇相匹配的掘進(jìn)機(jī)型號，來確保煤礦開采的安全順利開展，及提高煤礦的生產(chǎn)效率。在進(jìn)行綜掘機(jī)型號的選擇中，技術(shù)人員可以參照設(shè)備的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)性能、截割強(qiáng)度及設(shè)備故障維修率等相關(guān)因素進(jìn)行科學(xué)選擇。此外，在煤礦采集過程中，如果使用臨時(shí)支護(hù)的話，還應(yīng)確保掘進(jìn)技術(shù)的安全性。

3.3 合理管理配套設(shè)備

在煤礦采集過程中，與掘進(jìn)機(jī)配套的相關(guān)設(shè)備應(yīng)合理管理，以保證掘進(jìn)機(jī)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。如在使用皮帶運(yùn)輸過程中，遇到大角度長距離的掘進(jìn)時(shí)，可以通過角度連續(xù)拐彎的方式來有效降低皮帶機(jī)的損耗情況，進(jìn)而提高系統(tǒng)的工作效率。此外，我們還可以通過在皮帶尾部加裝自動卸料系統(tǒng)設(shè)備，進(jìn)一步提升整個(gè)工作系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性和高效性。

4 支護(hù)技術(shù)應(yīng)用分析

在復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)開采過程中，如果遇到斷層結(jié)構(gòu)將會嚴(yán)重影響各煤層間的連續(xù)性，極易發(fā)生圍巖破碎和頂板坍塌事故，對煤礦的掘進(jìn)開采工作構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。針對這一狀況，技術(shù)人員應(yīng)該加強(qiáng)對地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析研究，合理選擇相應(yīng)的支護(hù)措施，來保證煤礦開采的安全生產(chǎn)，其主要支護(hù)技術(shù)主要有以下幾方面：

4.1 運(yùn)用錨桿聯(lián)合U型鋼進(jìn)行支護(hù)

當(dāng)煤層處在相對復(fù)雜的環(huán)境中，通常情況下可采取錨桿支護(hù)，借助U型鋼來布置堅(jiān)固的臨時(shí)性支護(hù)。通常情況下，復(fù)雜地質(zhì)很有可能涉及到破碎或者塌陷的各種斷層，因此埋下了潛在性的隱患與安全威脅。面對上述狀況時(shí)，施工方有必要設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)，以便于開展全方位的錨桿支護(hù)。除此以外，臨時(shí)錨桿支護(hù)還具備超前固定的重要功能。通過運(yùn)用全方位的錨桿支護(hù)，有助于創(chuàng)建穩(wěn)定性以及可靠性更強(qiáng)的井下采煤環(huán)境。除了上述措施之外，對于截齒設(shè)備也要予以適當(dāng)選擇，截齒設(shè)備應(yīng)當(dāng)具備優(yōu)良的耐磨度以及強(qiáng)度，以便于迅速適應(yīng)井下惡劣的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境。

4.2 對于不堅(jiān)固的頂板巖層進(jìn)行破除處理

破除不堅(jiān)固的頂板圍巖，這種措施也可以稱其為直接性的破頂法。具體來講，上述支護(hù)模式指的是借助掘進(jìn)機(jī)來直接沖擊某些斷層頂板，針對其中牢固性較差的位置進(jìn)行直接破除。在此前提下，頂板圍巖就僅僅剩下了穩(wěn)定性較強(qiáng)的圍巖部位。如果條件允許，應(yīng)當(dāng)能夠借助錨索網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)上述的處理。對于整體性的頂板圍巖來講，應(yīng)當(dāng)將其限制在5以下的硬度系數(shù)以及2米以內(nèi)的落差限度內(nèi)。遇到特殊狀況時(shí)，頂板圍巖如果欠缺必要的韌性，那么將會迅速破碎，針對此類巖層就要運(yùn)用堅(jiān)固度更強(qiáng)的支護(hù)方式。從現(xiàn)狀來看，直接破頂法有助于增強(qiáng)整個(gè)支護(hù)的堅(jiān)固程度。

4.3 運(yùn)用退后臥底的支護(hù)措施

除了上述支護(hù)手段以外，針對錨桿支護(hù)還可以選擇退后臥底的方法。一般來講，退后臥底法更適合運(yùn)用于上頂板或者堅(jiān)韌性較好的巖層，這是因?yàn)榇祟悗r層相對來講是較為完整的。同時(shí)，施工方最好將其限制于2.5米以內(nèi)的斷層落差。借助圍巖加固的手段來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的支護(hù)處理，在必要時(shí)還可以借助退掘進(jìn)機(jī)來輔助相應(yīng)的操作。相比來看，運(yùn)用退后臥底的的支護(hù)手段有助于增強(qiáng)整體性的圍巖強(qiáng)度，確保現(xiàn)階段的圍巖支護(hù)符合特定的技術(shù)流程。煤礦掘進(jìn)應(yīng)當(dāng)符合特定的技術(shù)指標(biāo)，以便于保障整個(gè)圍巖具備的穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語

經(jīng)過綜合分析可以得知，煤礦掘進(jìn)支護(hù)包含了多樣化的流程與步驟。受到復(fù)雜地質(zhì)給煤礦掘進(jìn)帶來的影響，技術(shù)人員在選擇支護(hù)方式以及開展其他操作時(shí)都要尤為謹(jǐn)慎。目前的狀態(tài)下，煤礦掘進(jìn)支護(hù)及其相關(guān)技術(shù)已經(jīng)受到了更多煤炭企業(yè)的關(guān)注，與之相應(yīng)的煤礦事故也將會因此而減少，此項(xiàng)舉措有助于優(yōu)化整體上的采煤效率。未來在實(shí)踐中，煤礦企業(yè)還需要不斷摸索，密切結(jié)合真實(shí)的地質(zhì)環(huán)境來選擇與之相適應(yīng)的掘進(jìn)支護(hù)方式，服務(wù)于煤礦整體安全性的全面提升。

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作者簡介：國承龍 （1981-），男，山東淄博人，助理工程師，研究方向：煤礦掘進(jìn)支護(hù)。endprint