復雜地質條件下巷道掘進支護技術及應用探討

李銀謙

山東方大工程有限責任公司 山東淄博 255150

煤炭企業，尤其是采掘工作，是事故高發、危險性高的行業，在煤礦事故中除了瓦斯爆炸，以煤礦頂板事故為最常見的煤礦事故。之所以會出現頂板事故，主要是在掘進過程中，隨著掘進的不斷推進，支護工作跟不上工程進度，臨時支護措施不可靠，就有可能出現巷道塌陷，不僅制約了工程進度，更是對工作人員的生命安全造成了極大的威脅，不僅危害企業的效益，還會影響企業的正常運行和長期發展。

1 煤礦掘進的地質條件

1.1 地質結構

關于地質結構，其具體指代地層在內部和外界應力的共同作用下，巖層或是巖體產生形變、移動或是斷裂而形成的地質形態。通常可以分為傾斜、水平、褶皺等地質結構。在較為復雜的地質狀態中，斷層的走向和落差具有眾多變化，地質結構無法得到有效預測。尤其是在臨近地質構造的過程中，因為支護、掘進等操作帶來的影響造成巖體受到的應力重新分布[1]。

1.2 煤巖性質

煤礦巷道掘進工作的開展中，打破了巷道原本的應力平衡，周邊巖體的應力會進行重新分布，巷道的底板、頂板也會移動，并發生變形的情況。尤其是在軟巖中進行巷道掘進工作，巖體移動及變形的情況會更為顯著，因此需要尤為關注巷道支護的監督管理，根據實際情況變更相關技術參數。關于軟巖，其成分中包含蒙脫石和高嶺石等，導致其在遇水時容易發生膨脹的情況。軟巖本身強度不高，遇水之后會發生水理作用，強度會變得更低。正因如此，軟巖巷道若是形成時間較長，在水理和應力共同作用下，巷道的兩側會凸顯出來，底鼓會發生嚴重形變。

2 復雜地質狀況下煤礦巷道掘進中存在的難點

2.1 應力問題

煤礦掘進過程中會受到應力的作用，應力決定了巷道的穩定性，其與巷道的安全性有著密不可分的關系。然而目前煤礦開采中，開采的深度逐漸加大，對這一過程中產生的應力大小也造成了一定影響，在頂板巖性發生變化的過程中，受到的壓力也會變大，這樣嚴重損壞了起拱圍巖，造成較為明顯的干擾，這種情況導致的地質問題需要引起我們的關注。

2.2 巷道掘進的安全性受到頂底板松散程度的影響

關于巷道頂底板，其成形存在很大問題，難以達到預期的穩定性，在實際應用中，容易產生比較顯著的散亂情況，造成一定的安全隱患，因此需要做好相應的管理工作，對其松散程度加以分析，如此便可以采取相應措施對其加以處理。

2.3 地質結構中的斷層會影響煤礦開采的安全性

開采煤礦過程中經常會遇到一些復雜的地質結構，這些地質結構通常會存在一些斷層的情況，阻礙了巷道掘進工作的有序推進，這就需要從各個層面對斷層結構造成的影響加以分析，并采取一定措施進行解決，確保掘進工作更為良好的開展，特別是針對坡度較大巷道的掘進工作，應該予以高度關注[2]。

3 煤礦采煤掘進支護技術分析

3.1 臨時支護技術

通過綜掘機的液壓系統，形成臨時支護，是工程中普遍應用的臨時支護技術。應用這項技術需要首先檢查掘進機系統的穩定性，以及液壓鎖裝置的性能，在設備良運行的前提下，可以實現提高支護效果，保障作業的安全性。

3.2 直接破頂技術

通過掘進機實現斷層頂部的破除，實現圍巖保持在相對穩定的狀態下，錨網索可以起到一定的支護作用，主要應用于巖層坡度較大的情況。但巖層厚度小于5 米時，容易出現破裂現象。

3.3 退后臥底技術

當頂板與頂板斷層的落差小于2．5 米時，可以采用掘進機的退后臥底技術，保證臥底能一直處于前進狀態，達到一定的支護效果，并保證煤礦頂板的完整。

3.4 錨桿支護技術在煤礦掘進巷道中的作用

錨桿支護技術主要發揮的作用就是懸吊作用，為使掘進巷道更具有穩定性，施工人員可利用錨桿將層狀圍巖中穩定性較差的巖層懸吊起來，并起到明顯的支護作用。但這一支護方式也存在一定的局限性，若圍巖巖層自身的穩定性未達到支護的要求，則這種支護方式反而容易對巷道的穩定性起到不良影響。

如果煤礦掘進巷道的圍巖巖石層屬于多層次的巖石結構，則施工人員可采用組合梁錨桿支護的方式，利用錨桿錨固搭建成巖石的板梁，使多層圍巖的穩固性得以提升。因為錨桿的支撐性能較好，不易受剪力而損壞，故這一支護方式可以有效地避免圍巖巖石層出現松動或錯動。除此之外，這一錨桿支護方式可有效地提升頂板抗彎性能，使支護頂板地承載能力得到大幅的提升。況且，我國煤礦資源中，多數的煤系圍巖都屬于出層狀，錨桿支護的形式對于出層狀的煤系圍巖具有較強的支護作用，故該項技術得到了廣泛地應用。

3.5 砌碹支護技術

砌碹支護在當前我國煤炭行業中是最基本、最常用的井巷支護方法，主要分成：料石砌碹、混凝土砌碹。主要適用于煤礦井下的不受回采影響，服務期長的巷道。具有如下優點：本身砌碹支護是連續整體，對圍巖能起封閉作用，防止其風化；且非常堅固、耐久以及防火、防水、阻水、通風阻力小。而且材料來源廣泛，多數可以就地取材。但是其也有缺點，砌碹支護主要承受頂部壓力，對于頂壓不均勻或者不對稱、側壓較大的情況，受力較差，容易出現裂縫。而且不能立即產生支撐能力，需要養護時間，且造價較高[3]。

4 結語

在我國煤礦建設過程中，煤礦掘進支護技術所占據的地位不容置疑，而且面對進一步提高的煤礦開采難度，在復雜地質情況下采取必要的支護技術十分重要，這樣不僅能提升開采效率，還可以避免安全事故。所以，要是煤礦開采在相對復雜的地質條件進行，應提高對掘進支護的重視，進而確保操作人員的生命安全。