復雜條件地質煤礦掘進技術應用分析

宋丹

（山能棗礦集團河北堯安礦業有限公司豐達煤礦，河北 邢臺 055352）

1 煤礦掘進區域的地質條件

開采時間相對較早的老礦區是煤礦掘進的主要區域，老礦區的巖石斷層相對與新礦區多，而且在掘進作業過程中礦井下的低壓力較大，同時由于復雜多變的地質條件所影響，煤礦的掘進開采并不穩定。隨著煤礦開采的深度不斷增加，圍巖上升、巖層波動的現象逐漸出現，各個煤礦層的頂板部位對地面和井下產生了一定的高應力，且結構較為松軟，這些因素將直接增加了煤礦掘進區域的安全隱患。在進行一些巷道煤礦掘進的過程中，通常情況下，很難按照原有的設計圖紙進行巷道工作面的施工，這一問題直接造成了巷道變形的現象發生而且為了滿足原有的設計規劃對巷道進行前掘后修，破壞了巷道的原本地質結構，地質結構的不穩定在某種程度上構成了阻礙煤礦掘進整體施工進步的重要因素。而且礦井中較為薄弱的煤層在實際開采作業的過程中，對巷道的挖掘速度有著相對較高的要求，目前來看，穿過斷層巷道與大坡度巷道的掘進作業中存在安全隱患的概率較大，巷道回采工作面臨著較大的阻礙。綜上所述我們可知，復雜多變的地質情況在煤礦掘進作業中主要的顯現形式基本為：礦區斷層裂隙較多、礦井所需要承載的壓力比規劃中的要高出很多、不同的地質環境影響、水文環境相對復雜、斷裂層帶多呈現出來的礦區波動幅度相對較大、巖石層頂板和底板的結構受到破壞而出現結構松軟的現象、安全隱患隨處存在、沒有深入掘進的保障、工程進展速度不客觀等。

2 復雜地質煤礦掘進技術的具體應用

2.1 破頂法的實際應用

我們可以將破頂法理解為應用相關的掘進設備和機械對礦區的地質結構實施直接破頂，既滿足了煤礦掘進的工程需要，也保證了巖石頂層的穩定結構，增加頂板的穩定性從而使頂板能夠起到一個支護的作用，破頂法主要用于坡度較大、緩度較大、巖石整體結構較大的煤礦礦區。

2.2 退后臥底的實際應用

退后臥底在實際應用的過程中是需要有前提條件的，這種前提條件就是在掘進作業的區域范圍內，頂板必須具備一定程度的穩定性和完整性，而且頂板要與掘進作業區域的地面保持一定的距離，這樣才能夠為支護工作提供一個基礎條件，退后臥底的方法在具體的掘進作業中主要的優勢就是能夠及時躲避巖石層的冒落，其作業的路徑是應用退后的方式。而臥底方法是保持一個勻速前進不停止的工作狀態，臥底方法能夠是煤礦巷道內的高度和穩定度得到一個有效的確保。這兩種方法的聯合應用能夠使巖石層結構更為穩定，繼而提高工作人員的作業安全系數。

2.3 錨桿臨時加固支護U 型鋼架法的實際應用

這種方法對于煤礦掘進作業過程中巷道的穩定性有較為良好的保證，實際上錨桿與U 型鋼架的實際應用目的就是對不同地質環境下的煤礦掘進區域中巷道起著穩定性能的保護，同時對于巖石結構有著一定支撐，所以我們在實際作業時可以根據作業區域的實際地質情況進行錨桿加固支護和U型鋼架的使用，特別是對于巖石結構松軟巷道補修的情況下我們可以將錨桿與U 型鋼架聯合使用，將傾斜角度控制在45°左右，在這種基礎上我們還需要結合預緊結構的應用，目的在于保證整體方法應用的牢固性。這種方法對于上層頂板的落石落土現象能夠有效地杜絕，進而使整個掘進過程的穩定性和安全性得到一定程度的保證。

3 復雜地質掘進工程中的機械分析

3.1 綜掘機的應用

在煤礦開采的過程中綜掘機有著較為重要的應用價值，我們根據不同的地質情況對綜掘機進行選擇性的應用，主要考慮其是否能夠對煤礦掘進支護的要求進行一定范圍的滿足，而且這種需求也是需要根據不同地質情況進行分析，例如，我們需要考慮巷道斷面與綜掘機之間的適用性；結合實際的地質情況調節支護的角度和綜掘機的作業速度、功率的大??；不同煤礦掘進區域巖石層面的大小、巖石的結構強度、綜掘機的實際運行功率、綜掘機的配件供應和綜掘機的質量以及作業人員的對于設備操作的靈敏度掌握等。

3.2 截齒的具體應用

與綜掘機應用相似之處在于，同樣需要結合實際的煤礦掘進區域的地質情況，進行截齒的選擇和應用，實際上，正確、合理的截齒能夠提高煤礦掘進的作業效率和作業速度。此外，適配的截齒能夠在實際掘進作業中減少自身的磨損和傷痕，在具體應用的過程中，需要工作人員注意，一旦巖石結構強度大于截齒所能承受的范圍，那么就不能強行應用截齒繼續作業，要么就停止應用截齒選用其他的方式，要么就及時地更換所應用截齒的強度，我們在煤礦掘進作業的過程中不贊成暴力、爆破的方式進行作業，因為暴力作業不但對機械本身會造成嚴重的損壞，降低機械零件的使用壽命，而且對于整個礦區的巖石結構層有著嚴重的破壞，巷道之間也會存在作業安全隱患，不利于我們煤礦掘進作業的順利開展。

4 煤礦掘進技術的改進措施

4.1 全面了解煤礦掘進設備在作業中的常見問題

首先，從煤礦掘進設備實際使用的角度上來看，掘進設備常規工作的過程中會遇到不同地質條件的巖石，這種巖石會對掘進設備產生不同程度的震動，雖然說這種震動的出現屬于作業中較為正常的現象，但是在某種程度上震動會損壞掘進設備內部的機械原件，從而降低掘進設備原本的使用年限，如果震動持續時間久、設備工作時間長且未進行定期的維修和養護，那么掘進設備的實際作業效果將直接受到一定程度的影響。其次，我們從掘進設備注油的角度上看，設備在進行人工注油的過程中，特殊情況下我們的工作人員避免不了灰塵進入到注油管中，如井下作業，那么掘進設備的管路中一旦進入較多的灰塵，就會直接影響到液壓油的平衡，從而降低掘進設備的實際工作效率。最后，我們從掘進設備實際作業的角度上來看，第一鏈條張力不足的情況常常發生，這種情況能夠使軸承在某種程度上受到損壞，最終導致了掘進設備無法保持常規穩態作業。

4.2 針對問題改進和完善煤礦掘進的設備作業

我們在完善與優化煤礦掘進設備的過程中，一方面要結合時代科技技術將掘進設備的各項系統設計進行全面的優化和改進，另一方面還要針對掘進設備在實際工作中所遇到的問題進行掘進設備作業的改進，也就是說，切實地解決掘進設備在煤礦掘進過程中所出現的問題，這樣才能夠實質上的提高煤礦掘進設備的使用效率和作業效率。首先，我們針對地質硬巖的問題進行優化，我們結合掘進機實際的工作情況采取了一種方式，通過將掘進機側支撐增加到掘進機后支撐的方式增加設備實際作業的穩定性能，從而減少地質硬巖對掘進設備造成的震動，將原件損壞的概率降到最低。其次，我們根據掘進設備作業過程中人工注油的問題進行優化和改善，這一問題主要是從設備系統上做出改進，在掘進設備研發的過程中設計人員可以根據掘進設備系統工作原理，將自動潤滑油系統融入掘進設備系統，使掘進設備不需要進行人工注油，這樣就能夠直接避免因人工注油而造成的設備注油管道進塵土的問題，而且掘進設備不需要人工手動注油也方便工作人員對掘進設備的管理和應用，例如，掘進設備在井下作業的過程中，可以應用雙注油管路提高設備的作業穩定性，保證設備能夠保持常態運行。最后，我們根據掘進設備的鏈條問題進行優化和改進，主要的方式就是將第一運輸機與銷軸進行連接，在連接后將銷軸與第一運輸機的后支撐進行連接，此時，掘進設備能夠形成一個四連桿結構，我們在實際作業的時候鏟板能夠與設備的第一運輸機共同作業，而且協同作業能夠有效地保證設備尾部叢動輪與主動鏈條輪的距離在規定范圍內，不發生變化，這樣就能夠直接改進掘進設備作業中鏈條松緊度不同的問題。

4.3 引進專業人才，學習先進知識

煤礦掘進作業人員的專業技能和綜合水平也是影響煤礦掘進工程順利開展的因素之一，部分企業的作業人員對設備維修養護、技術應用、支護方式的選擇上意識較為薄弱，常常不能夠選擇合適的方法和技術就開展煤礦掘進，我們都知道根據不同條件下的地質環境和作業情況選擇一個較為合適的技術和掘進設備，不僅能夠提高企業工程的進展速度，還能夠降低作業的安全隱患和安全問題發生的概率，保證巷道穩定和巖石層的結構。所以，企業有必要組織內部人員進行培訓學習，使其能夠懂得在復雜多變的地質煤礦環境中選擇一個最為合理的方式、技術開展煤礦掘進作業。而且從另一個層面來看，作業人員專業素養的提高有利于煤礦企業的可持續發展。

5 掘進支護技術研究的必要性

目前，我國的大部分煤礦企業因為長期應用傳統的掘進技術，使企業管理者與作業員工對煤礦掘進作業產生了一個習慣性的認知，這種認知為企業的可持續發展、煤礦掘進作業效率的提高帶來了一定的阻礙，而且在復雜多變的地質環境的影響下，大部分的礦區都存在頂部巖石結構松軟、大面積斷層以及巷道形狀不固定等現象，所以為了實現煤礦掘進作業的高效進行、安全進行，提高復雜地質環境下煤礦掘進作業的可實施性，我們有必要對掘進支護技術進行深入的分析和研究。

6 結語

綜上所述，我們在進行煤礦掘進作業開展的過程中，不僅要全面地考察地質環境還要對作業的安全性能、設備的合理應用、技術的適應性選擇予以重視。