復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術應用

彭志濤 張紅剛

摘要：煤礦作業環境復雜，針對復雜的地質條件，通過有效的掘進支護技術能夠大大保證開采作業的安全性。本文將對掘進支護技術的具體應用進行分析，以供參考。

關鍵詞：復雜地質條件;掘進支護技術;影響;應用

1.前言

從當前國內煤礦生產情況來看，多數煤礦已經進入到深部開采階段，在深部開采的過程中，其相對于淺部開采出現了較大的不同，特別是隨著巷道埋深的增加，整體的地應力更為復雜，給煤礦支護效果提出了更高的要求。

2.煤礦掘進支護的重要性分析

煤礦公司提供的煤炭資源對中國的社會和經濟發展至關重要。在生產過程中，煤礦企業要確保安全生產，做好安全防控工作。如果在生產過程中不采取安全措施，將會影響公司生產活動的順利進行，并危及員工的生命財產安全。因此，在生產過程中，煤礦公司必須在維護地下煤礦，深入分析潛在的安全隱患以及制定積極的預防措施方面發揮領導作用。巷道開挖支護是地下礦井的重要保護措施。在開發援助時，有必要通過考慮當地的地質條件和環境條件并選擇科學合理的輔助技術確保援助的質量。

3.復雜地質條件對采礦掘進工作的影響

3.1巷道固定困難

如今很多礦產資源所處位置較深，地質條件復雜，尤其是很多礦體附近都有大量松散巖土分布，給掘進工作帶來了巨大挑戰。在巷道掘進施工期間，多種外力作用導致巷道成形難度大，即使通過機械化技術保持了比較規則、穩定的形狀，但是隨著掘進深度不斷加深，周邊巖體結構發生變化，巷道各個端點、支撐物都會發生形變，導致巷道變形，產生安全隱患。巷道無法固定，給支護技術的實施帶來了困難，同時還會影響采礦效率。

3.2設備運行困難

目前我國在地下巷道掘進、采礦方面掌握著比較成熟的技術，很多地區礦產開采都實現了機械化，但是一方面這些技術仍然存在著一定短板，另一方面如今采礦行業面臨的復雜地質條件的情況越來越多，相關設備的運行和技術的實施存在著多方面問題。例如，進行半固體礦巖巷道掘進作業時，如果遭遇硬度系數超過5的巖石、巖層，掘進設備磨損程度將急劇上升，不僅對設備本身產生不良影響，還會限制巷道掘進支護技術的發揮。

3.3潛在風險因素多

在深度較大、地質條件復雜的地區進行采礦作業，存在著很多潛在的風險因素。如煤礦開采領域中常見的瓦斯、地下水問題等，都會給掘進支護技術的實施和支護結構的穩定性產生影響。而要充分避免這些因素，對地質勘察技術、施工管理水平的要求更高。但是目前在部分地區，我國相關礦產開采企業尚未掌握足夠先進的地質勘測和相關地質環境下可靠的掘進支護技術，同時部分施工人員和管理人員專業素質參差不齊，很容易忽略各類風險因素，導致掘進支護施工質量不佳，誘發安全事故。

4.復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術應用要點

從當前各個煤礦掘進支護的實踐來看，在復雜的地質條件下，煤礦掘進支護可采用不同的案，例如“錨桿支護”“錨網索支護”“錨網索噴支護”“U型鋼+錨網索支護”等，不同的支護方案有著不同的支護要求，適用不同的掘進支護需要，但是從各種類型的煤礦掘進支護技術應用情況來看，技術方案雖然有著較大的差別，但是在具體應用的過程中，均需把控好如下掘進支護技術要點，才能更好地提升煤礦掘進支護效果，更好地提升煤礦掘進支護的安全性。

4.1注重提升頂板的承受能力

從各種類型的煤礦掘進支護技術方案來看，注重提升頂板的承載能力非常關鍵。在具體實施的過程中，首先應當做好對頂板完整性的保護，以最大限度的措施來確保煤礦頂板的穩定性，從而有效地減少上覆圍巖的出現大面積的松動破壞，盡量讓更大范圍的圍巖處于原巖應力狀態，例如，隨著頂板圍巖完整性的增加，掘進支護上覆圍巖能夠處于三軸應力狀態，在三軸應力狀態下，圍巖的極限強度將會明顯增加，在支護過程中，圍巖頂板自身承載能力更高，可形成支護體和圍巖之間共同承載結構。在具體施工中，可通過及時對巷道表層進行初噴、及時掛網、使用錨桿托盤、使用預應力錨桿、增加錨桿預應力等方式及時實現對巷道頂板的有效支護。若在掘進支護巷道頂板已經非常破碎，可通過深部高應力注漿的方式，實現巷道破碎圍巖的有效粘結，從而使巷道圍巖處于一種相對完整的狀態，更好地保證巷道頂板圍巖的完整性，提升圍巖承受極限。

4.2注重讓巷道釋放內部高應力

大量深部巷道掘進支護實踐表明，僅選擇使用強力支護的方式，在很多情況下，已經不能滿足深部高應力掘進支護的要求，因此，需采用“讓抗”相結合的耦合支護方式，才能更好地提升深部巷道支護效果。在具體實施的過程中，可選擇使用兩步驟支護的方式，例如，可對掘進面進行一次錨網噴支護，之后給巷道預留一定的變形時間和變形空間，使集聚在巷道圍巖內部的高應力得到一定的釋放，之后，再進行U型鋼支護或者強力錨索支護，從而形成巷道圍巖+錨網噴+U型鋼或者強力錨索等組成的復合支護結構，更好地提升深部巷道掘進支護的效果。此外，這里需要注意的是，對于二次支護時間的選擇非常關鍵，二次支護既需要確保巷道圍巖內積聚的高能力得到較好的釋放，又需要實現對巷道圍巖變形的有效控制。

4.3注重控制巷道圍巖的流變

在軟巖巷道掘進時都強調頂板松軟，要求“短掘短砌”，巷道掘進后，立即進行永久支護，此時軟巖因流變膨脹發生了較大的變形，使剛性支護結構在沒有達到強度前就破壞了。另一方面這種支護結構不允許承受任何變形，一旦開裂就失效了，不得不大面積返修。對于軟巖巷道要求及時支護達到封閉圍巖，避免圍巖風化吸水膨脹，抑制圍巖流變的擴大是很必要的，此時最好采用錨噴技術進行臨時支護，然后利用巷道收斂變形、圍巖壓力和支護結構的相互作用，尋找適合軟巖允許的臨時支護變形范圍內進行永久支護的最佳時間。

4.4科學采用臨時支護技術

如今比較先進的掘進設備都配備有臨時支護系統，也就是在掘進的過程當中，對作業區周邊巖體進行臨時支撐，保護設備安全。例如，圖3是目前比較熱門的綜掘機的液壓臨時支護系統，該設備的臨時支護配置是通過液壓鎖來控制。另外，在掘進作業過程中，工作人員也需要在密切關注周邊巖體狀態的情況下，合理采用液壓支柱、打點柱等方法來避免巖體崩落，保證施工安全。

4.5保證支護材料的質量和選用先進的支護設備

掘進材料是掘進作業安全性的重要保證，煤礦公司不應使用劣質材料來節省影響支護安全性的生產成本。煤礦公司必須建立支護材料的質量控制標準，并根據巷道的實際情況選擇質量保證材料，以免因支護材料出現問題而發生安全事故。為了有效地確保巷道支護的安全性和可靠性，必須使用先進的支護設備。必須根據煤礦的實際情況，科學、合理地選擇支護設備，以有效提高支護結構的安全性和穩定性。當前，一些國家在其煤礦生產過程中使用了智能監控和駕駛員輔助設備。該設備在開挖過程中監視屋頂周圍的巖石，并允許在錨固施工過程中實時使用電子設備監控固定力，以有效提高道路駕駛輔助的質量和安全性。

5.結束語

綜上所述，針對復雜地質條件，在煤礦的開采作業中，要提高掘進支護作業水平，通過有效的方法控制支護作業，保證作業的安全性。

參考文獻

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