復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)

＊史 斌

（山西蒲縣華勝煤業(yè)有限公司 山西 041206）

對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)而言，煤礦資源起著舉足輕重的作用，隨著兩者的迅速發(fā)展，對(duì)煤礦資源的需求總量越來越大。煤礦資源是一種不可再生資源，自二十世紀(jì)開始我國(guó)就大量地開采各地區(qū)的煤礦資源，很多地質(zhì)條件較好地區(qū)的煤礦資源已經(jīng)很少了，這就迫使煤礦企業(yè)將煤礦開采轉(zhuǎn)移到地質(zhì)條件較為復(fù)雜的地區(qū)。然而由于地質(zhì)條件比較復(fù)雜，所以開采難度和危險(xiǎn)系數(shù)也就更大，這就要求煤礦企業(yè)必須切實(shí)做好煤礦掘進(jìn)支護(hù)工作，以此來提高煤礦開采的安全性與有效性。

1.復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)作業(yè)的難點(diǎn)

(1)巷道前掘后修的工作量很大

復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)作業(yè)的主要難點(diǎn)是：由于煤礦開采區(qū)域的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，故而煤礦掘進(jìn)的工作量就更大；當(dāng)煤層及其頂?shù)装逄幍囊恍﹨^(qū)域存在較為松軟的地質(zhì)時(shí)，在掘進(jìn)過程中往往會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域的煤層及其頂?shù)装迤扑椋@就阻礙了后續(xù)煤礦開采工作的順利進(jìn)行，嚴(yán)重影響到整個(gè)煤礦開采的整體進(jìn)度與效率[1]。同時(shí)，復(fù)雜地質(zhì)條件下開展巷道掘進(jìn)工作，往往會(huì)導(dǎo)致巷道頂?shù)装灏l(fā)生收縮情況，致使其出現(xiàn)形變。為能夠切實(shí)保障煤礦掘進(jìn)作業(yè)的正常開展，煤礦企業(yè)往往會(huì)選擇在掘進(jìn)施工后進(jìn)行修補(bǔ)處理，然而該方式會(huì)在很大程度上增加煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)的工作量，并影響到開采進(jìn)度。

(2)煤層地質(zhì)結(jié)構(gòu)受到破壞

當(dāng)?shù)V井開采深度不斷加深，將會(huì)出現(xiàn)更為復(fù)雜的地質(zhì)條件，并對(duì)煤層地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成很大的破壞，從而對(duì)煤層頂板的巖石特性造成一定的影響，最終造成圍巖應(yīng)力增大而引發(fā)斷裂問題。當(dāng)煤礦掘進(jìn)作業(yè)中出現(xiàn)上述問題時(shí)，不僅會(huì)增大煤礦掘進(jìn)支護(hù)工程的難度，還會(huì)增加安全事故的發(fā)生幾率。

(3)薄煤層的開采存在安全風(fēng)險(xiǎn)

我國(guó)煤炭資源的分布比較廣，不同煤炭產(chǎn)區(qū)的地質(zhì)條件存在很大的差異，一些煤炭產(chǎn)區(qū)中具有很多的薄煤層，這一地質(zhì)條件下的煤礦掘進(jìn)施工通常采用巷道回采方法，而掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)的關(guān)鍵對(duì)象會(huì)采取煤巷與半煤巷，其中在半煤巷開展掘進(jìn)施工時(shí)，要想切實(shí)保障掘進(jìn)支護(hù)施工的安全性，必須選擇科學(xué)合理的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)與設(shè)備[2]。

2.煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

(1)合理選用相關(guān)機(jī)械設(shè)施

在煤礦開采作業(yè)中，煤礦企業(yè)應(yīng)合理選用相關(guān)掘進(jìn)設(shè)施的規(guī)格型號(hào)、巷道掘進(jìn)長(zhǎng)度，這樣才能夠保障開采作業(yè)的有序進(jìn)行。在具體施工處理過程中，必須結(jié)合每個(gè)機(jī)械設(shè)備的性能和實(shí)際的開采情況，明確是選用常規(guī)掘機(jī)還是綜掘機(jī)設(shè)備。同時(shí)在這一過程中，也需要充分考慮巷道掘進(jìn)長(zhǎng)度，一般來說，若巷道長(zhǎng)度小于300m，最佳選擇是常規(guī)的掘機(jī)設(shè)備；若巷道長(zhǎng)度大于300m，最佳選擇是綜掘機(jī)設(shè)備[3]。為能夠有效提高綜掘機(jī)設(shè)備的施工效率，開采人員必須結(jié)合具體情況選擇科學(xué)合理的掘進(jìn)技術(shù)，還需結(jié)合作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況來明確綜掘機(jī)設(shè)備的型號(hào)與規(guī)格。

(2)綜掘機(jī)配套系統(tǒng)的有效運(yùn)用

綜掘機(jī)設(shè)備在具體煤礦掘進(jìn)施工過程中，時(shí)常會(huì)發(fā)生相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)作的問題和不足，故而煤礦企業(yè)必須提前做好相應(yīng)的預(yù)估與防控工作，建立完善的系統(tǒng)管控制度來對(duì)綜掘機(jī)設(shè)備應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行有效處理。針對(duì)轉(zhuǎn)彎皮帶運(yùn)輸流程，為能夠進(jìn)一步提高皮帶運(yùn)行的效率，應(yīng)采用大角度和長(zhǎng)距離的掘進(jìn)方法，且配合合理的小角度挖掘形式。同時(shí)，為能夠減少相關(guān)皮帶設(shè)備運(yùn)行過程中發(fā)生磨損問題，需要在皮帶機(jī)的末端處安裝自動(dòng)式卸料設(shè)備，以此來顯著提高施工處理效率，不斷增強(qiáng)安全性。

(3)確保截齒選擇的合理性

在煤礦掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)過程中，需要科學(xué)選擇掘進(jìn)機(jī)設(shè)備的截齒，其中需以其相關(guān)耐磨度作為判定截齒合理性的關(guān)鍵參考指標(biāo)。若截齒的耐磨度比較大，則其具備很高的適用性，且應(yīng)用到巷道掘進(jìn)作業(yè)中時(shí)也很少出現(xiàn)磨損情況，使用壽命較長(zhǎng)，從而有效保障施工的質(zhì)量和安全性，還能夠在很大程度上降低經(jīng)濟(jì)成本[4]。若煤礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境非常復(fù)雜，或是巖石的硬度非常大，只是選用綜掘機(jī)設(shè)備顯然無(wú)法開展巷道的掘進(jìn)處理，故而要想確保施工工作的正常進(jìn)行，更好地保護(hù)相關(guān)開采設(shè)備的施工人員，應(yīng)合理運(yùn)用爆破方式來有效完成相應(yīng)的施工任務(wù)。

(4)科學(xué)計(jì)算支護(hù)臨界點(diǎn)

對(duì)于支護(hù)臨界點(diǎn)的計(jì)算，需要煤礦企業(yè)建立起科學(xué)合理的煤礦掘進(jìn)支護(hù)體系，還需基于掘進(jìn)作業(yè)的具體情況來對(duì)臨界點(diǎn)進(jìn)行初步計(jì)算，再對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行全面分析，科學(xué)選擇掘進(jìn)設(shè)備，從而顯著提升掘進(jìn)效果。在煤礦掘進(jìn)作業(yè)中，往往會(huì)運(yùn)用多種多樣的分配工藝，保證支護(hù)體系得到進(jìn)一步完善和優(yōu)化。煤礦的開采環(huán)境中大多存在諸多不確定的因素，故而需要對(duì)這些因素進(jìn)行全面分析，再結(jié)合分析結(jié)果來科學(xué)評(píng)估掘進(jìn)設(shè)備。此外，在煤礦掘進(jìn)作業(yè)中，隨著掘進(jìn)深度的不斷深入，地質(zhì)條件也會(huì)隨之發(fā)生變化，為適應(yīng)這一變化，可先采用立井開拓法，然后改用斜井開拓法，最后改用平硐開拓法，從而保證開拓作業(yè)的有序開展[5]。

3.復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的有效應(yīng)用策略

(1)后退臥底的支護(hù)運(yùn)用

在煤礦掘進(jìn)與開采作業(yè)中，時(shí)常會(huì)發(fā)生斷層上移或是下移問題，若不加以有效處理，勢(shì)必會(huì)嚴(yán)重威脅到人員的生命安全。針對(duì)這一問題的處理，可對(duì)后退臥底支護(hù)方法加以有效運(yùn)用，來盡最大可能降低斷層上移或是下移所帶來的不利影響。若巷道斷層的落差值小于2.4m，且有關(guān)頂板的強(qiáng)度符合安全要求，可選擇錨網(wǎng)索支護(hù)方法來對(duì)巷道圍巖進(jìn)行科學(xué)合理地支護(hù)處理，使之強(qiáng)度符合相關(guān)規(guī)范。在落實(shí)圍巖的支護(hù)處理時(shí)，相關(guān)掘進(jìn)機(jī)應(yīng)退后10m左右。若煤礦掘進(jìn)的施工面坡度小于土坡坡度，臥底可以選擇低于13°的載坡，借助這一支護(hù)技術(shù)，確保巷道高度符合有關(guān)的支護(hù)規(guī)范。若煤礦掘進(jìn)方向出現(xiàn)相應(yīng)的煤層下移情況，也可選用后退臥底支護(hù)技術(shù)，將臥底推至相關(guān)的斷層處，讓相關(guān)頂端達(dá)到斷層上面的煤層，然后再借助錨桿支護(hù)技術(shù)進(jìn)行支護(hù)處理。可以說，通過對(duì)后退臥底支護(hù)技術(shù)進(jìn)行有效運(yùn)用，既能夠降低煤礦掘進(jìn)作業(yè)對(duì)巷道頂端圍巖的不利影響，還能夠提升相關(guān)圍巖構(gòu)造的穩(wěn)固性，獲得顯著的支護(hù)成效。然而該支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用，需要的工作量非常大，會(huì)提高巷道的高度，故而在運(yùn)用這一支護(hù)技術(shù)時(shí)，應(yīng)配合選用錨網(wǎng)索加固的方式，避免上述不良情況的發(fā)生，在極大程度上確保煤礦掘進(jìn)施工的安全順利開展。

(2)錨桿的支護(hù)運(yùn)用

當(dāng)前，煤礦開采作業(yè)中普遍選用錨桿支護(hù)技術(shù)，這是由于煤礦開采環(huán)境往往存在復(fù)雜的地質(zhì)條件，隨著開采作業(yè)的不斷深入，極易遇到較大落差的斷層，一旦這一部分出現(xiàn)嚴(yán)重的層面破碎情況，將會(huì)大大降低斷層的穩(wěn)定性，而引發(fā)斷裂和塌陷問題。針對(duì)這一問題，可對(duì)錨桿支護(hù)方法加以有效運(yùn)用，來避免斷層對(duì)巷道開采工作的不利影響。

(3)直接破頂?shù)闹ёo(hù)運(yùn)用

直接破頂支護(hù)技術(shù)具體是借助掘進(jìn)設(shè)備對(duì)斷層頂端進(jìn)行直接沖擊來開展煤礦施工工作，從而對(duì)其中煤礦掘進(jìn)和開采中存在的不夠穩(wěn)定的部分進(jìn)行有效破除，進(jìn)一步提升相關(guān)頂板圍巖的穩(wěn)固性，且采用合理的錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)深度加固[6]。若相關(guān)頂板的巖石硬度在6m以下，則比較脆弱的巖層很容易產(chǎn)生破碎問題，這一情況則不能選用直接破頂技術(shù)。若煤礦掘進(jìn)施工面存在過大的坡度，應(yīng)首選直接破頂支護(hù)方法，從而獲得良好的支護(hù)效果。

(4)頂煤放炮或起坡臥底支護(hù)的運(yùn)用

在煤礦掘進(jìn)施工過程中往往會(huì)發(fā)生斷層現(xiàn)象，致使煤層出現(xiàn)一定的上移，這就嚴(yán)重影響了煤礦掘進(jìn)施工的安全有效開展。基于此，為能夠保證煤礦掘進(jìn)施工的安全有效開展，煤礦企業(yè)可選用煤放炮或者起坡臥底支護(hù)工藝。具體應(yīng)用方法為：①當(dāng)有關(guān)巷道的斷層被揭露0.6m時(shí)，可選擇小于11°角的臥底加以恰當(dāng)處理；②當(dāng)斷層的落差在3m以上時(shí)，可選擇點(diǎn)小炮的方式加以恰當(dāng)處理。而具體的煤礦施工過程當(dāng)中，煤礦企業(yè)需要將礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境作為關(guān)鍵的參考依據(jù)，選擇最為適宜的支護(hù)技術(shù)。若有關(guān)巷道所暴露的高度很大，不能保留相關(guān)下盤煤礦與斷層時(shí)，煤礦企業(yè)需要先對(duì)揭露的斷層進(jìn)行恰當(dāng)處理，然后借助有效的錨索支護(hù)技術(shù)來對(duì)相應(yīng)的斷層進(jìn)行科學(xué)支護(hù)，進(jìn)而確保其具備良好的穩(wěn)固性。當(dāng)有關(guān)斷層的高度在1m至3m之間時(shí)，可選用掘進(jìn)機(jī)設(shè)備來開展煤礦開采作業(yè)，這樣能夠讓頂煤的開采的高度達(dá)到最大，這時(shí)需選擇臺(tái)階方法進(jìn)行處理，不能選用頂煤放炮或起坡臥底支護(hù)技術(shù)[7]。同時(shí)，借助錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，能夠完成巷道上端的支護(hù)處理，并配合選用后退臥底支護(hù)技術(shù)，可對(duì)巷道下端進(jìn)行合理支護(hù)，從而確保煤礦開采的安全有序開展。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦掘進(jìn)作業(yè)，煤礦企業(yè)需要對(duì)影響煤礦掘進(jìn)作業(yè)安全有序開展的各項(xiàng)因素進(jìn)行全面分析，從而結(jié)合掘進(jìn)作業(yè)的具體情況和礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境來采用最為有效的支護(hù)技術(shù)，以此來提高煤礦掘進(jìn)作業(yè)的安全性與高效性。