煤礦掘進支護技術(shù)在復雜地質(zhì)條件下的應用

魯建明

摘要：煤炭資源開采中，掘進是非常重要的環(huán)節(jié)。但是，最近幾年良好地質(zhì)條件下的煤礦資源的數(shù)量逐漸減少，只有在更復雜的地質(zhì)條件中進行煤炭的開采，掘進支護技術(shù)的難度更高。為此，有必要針對掘進支護技術(shù)進行總結(jié)，分析在復雜的地質(zhì)條件下，怎樣能更好地應用掘進支護技術(shù)進行煤炭的開采，保護煤炭開采人員的安全，提高開采效率。

關(guān)鍵詞：煤礦;掘進支護技術(shù);復雜地質(zhì)條件;應用

引言：隨著社會與科技的發(fā)展，我國現(xiàn)今的生產(chǎn)力較建國初期發(fā)生了翻天覆地的變化。生產(chǎn)力的增長離不開能源的支持，在我國目前的能源供應體系中，煤炭能源依舊占據(jù)著相當大的比重。能源的大量使用導致了巨大的煤礦開采壓力，也對煤礦的開采技術(shù)提出了更高的要求。而在煤炭資源方面，雖然我國的煤礦資源儲量處于世界領(lǐng)先地位，但整體的儲備狀況卻不容樂觀，超過九成的煤炭資源仍需要通過井下采掘來進行獲取，加上井下作業(yè)難度較大，安全事故時有發(fā)生。掘進支護技術(shù)是對井下作業(yè)形成保障的關(guān)鍵性技術(shù)，應用該技術(shù)能夠有效保證井下作業(yè)的安全性。

1煤礦掘進的難點分析

（1）工作量大。煤礦開采存在地質(zhì)環(huán)境復雜的問題，當在地質(zhì)松軟底部開采時，很容易出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，對煤礦開采的整體進度完成影響。當煤礦巷道挖掘中出現(xiàn)破碎或坍塌時，增加了煤礦掘進的難度，導致掘進工作量增加，不僅導致煤礦掘進環(huán)境發(fā)生轉(zhuǎn)變，還對相關(guān)工作人員的身心健康造成威脅，進而降低了煤礦挖掘的速度。（2）易開采區(qū)往復雜開采區(qū) 發(fā)展。煤礦開采事業(yè)在我國已經(jīng)開展多年，隨著社會的發(fā)展以及對煤礦資源的需求，推動著煤礦開采朝著更加復雜的方向發(fā)展，對整個煤礦開采技術(shù)來說是一個巨大的挑戰(zhàn)。相關(guān)的煤礦開采人員要開始重新審視煤礦的具體情況，了解煤礦開采中的細節(jié)以及探討復雜地質(zhì)背景下煤礦開采技術(shù)之間的變化[1]?？傊?，在簡易區(qū)的掘進與在復雜地質(zhì)下的掘進支護技術(shù)有著很大的差別，需要人員做好相應的應對措施，深入的發(fā)展掘進支護技術(shù)。（3）煤層地質(zhì)結(jié)構(gòu)受到破壞。當?shù)V井開采深度不斷加深，將會出現(xiàn)更為復雜的地質(zhì)條件，并對煤層地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成很大的破壞，從而對煤層頂板的巖石特性造成一定的影響，最終造成圍巖應力增大而引發(fā)斷裂問題。當煤礦掘進作業(yè)中出現(xiàn)上述問題時，不僅會增大煤礦掘進支護工程的難度，還會增加安全事故的發(fā)生幾率。（4）危險性大。在開采過程中，要求開采 方進行多方面的協(xié)調(diào)與配合，而在地質(zhì)環(huán)境相對復雜的環(huán)境中，協(xié)調(diào)配合的難度無疑更為巨大。為了保證開采效率，開采方又難以大幅度降低開采速度，因此現(xiàn)場作業(yè)的難度便又增加不少。一旦配合協(xié)調(diào)不當，安全事故便會因此發(fā)生，而一旦發(fā)生安全事故，后續(xù)開采的難度又會隨之增加，這也在一定程度上體現(xiàn)了掘進支護技術(shù)的重要性[2]。

2煤礦掘進支護技術(shù)在復雜地質(zhì)條件下的應用

2.1合理選用相關(guān)機械設施

在煤礦開采作業(yè)中，煤礦企業(yè)應合理選用相關(guān)掘進設施的規(guī)格型號、巷道掘進長度，這樣才能夠保障開采作業(yè)的有序進行。在具體施工處理過程中，必須結(jié)合每個機械設備的性能和實際的開采情況，明確是選用常規(guī)掘機還是綜掘機設備。同時在這一過程中，也需要充分考慮巷道掘進長度，一般來說，若巷道長度小于300m，最佳選擇是常規(guī)的掘機設備;若巷道長度大于300m，最佳選擇是綜掘機設備。為能夠有效提高綜掘機設備的施工效率，開采人員必須結(jié)合具體情況選擇科學合理的掘進技術(shù)，還需結(jié)合作業(yè)現(xiàn)場的具體情況來明確綜掘機設備的型號與規(guī)格。

2.2截齒選擇

截齒是掘進作業(yè)的直接設備，其整體工作性能直接決定了掘進作業(yè)的效率和質(zhì)量，目前來看多數(shù)截齒本身能夠適應多數(shù)巖層，但是由于復雜地質(zhì)環(huán)境下巖層具體性質(zhì)隨掘進工作的進行會發(fā)生較大變化因此仍值得重點注意截齒的選擇，目前掘進機上常見的截齒種類包括U75/S100/S120/S150等類型，其硬度相對較大，但是對于特別堅硬的巖層而言，一般不推薦使用截齒，根據(jù)實際情況選擇其他方式處理特別堅硬巖層能夠保障安全。

2.3臨支加U鋼法

在斷層區(qū)域內(nèi)圍巖整體受到了較大的摩擦與擠壓，巖性整體已經(jīng)非常破碎，在進行掘進施工時，需要采用臨時支護的方式對巷道進行強化。從掘進支護實踐來看，臨時支護應當選擇使用U型鋼協(xié)同錨桿支護的方式，

可取得較好的支護效果。在具體實施時，還需要充分結(jié)合錨桿、錨索等臨時性支護措施，對圍巖開展深層加固。特別是在深部復雜環(huán)境下，很多區(qū)域的圍巖已經(jīng)表現(xiàn)出分層破壞的特點，這就導致若仍舊采用傳統(tǒng)的單一支護方式，不能實現(xiàn)對掘進支護的較好保證，需要及時采取相關(guān)的措施進行支護強化，形成復合型支護結(jié)構(gòu)。

2.4直接破頂掘進支護技術(shù)

使用掘進設備直接沖擊斷層的頂部位置，保留其中非常穩(wěn)定的頂板圍巖，將頂板上不牢固的部分進行消除，然后利用錨網(wǎng)索進行錨固，以支護頂板，從而發(fā)揮支護的作用。此方法下，需要注意一些問題，如果巷道的頂板圍巖落差值不到2m，且強度不到5，說明頂板圍巖比較脆弱，掘進可能會造成圍巖碎裂的問題，對掘進效果產(chǎn)生影響。其外，掘進施工進行中，因為地質(zhì)條件非常復雜，難免會遇見大坡度問題，為更好地掘進，則應用直接破頂進行支護，從而保證施工現(xiàn)場的安全，促使掘進施工順利進行。

2.5科學選擇掘進支護設備

首先要針對煤礦做好詳細的前期分析與規(guī)劃，制定好科學合理的開采方案。然后在選擇合適的設備進行煤礦開采的每一項作業(yè)。最后，針對巷道長度來進行掘進設備的選擇，提升設備的使用效率[3]。一般來說有兩種掘進設備：①普通型的掘進機，適用于小于300m的巷道。②綜合性掘進機，主要用于大于300m的巷道。綜合性的掘進設備能夠有效的提升煤礦的開采掘進效率，對于整體開采效率來說有著輔助提升作用。但是具體的掘進設備選擇還要看實際的煤礦巷道情況，需要相關(guān)技術(shù)人員做好地質(zhì)情況、外界影響因素的分析，才能實現(xiàn)設備的最優(yōu)配置。

2.6退后臥底法

如果在實際掘進施工的過程中巷道斷層發(fā)生下移，也可以選擇使用退后臥底法支護以對開采人員的安全作出保障，若斷層落差距離小于或者等于2.5米，在加固方式的選擇方面應當使用支護圍巖完成支護[4]。在使用支護圍巖的過程中需要注意，掘進機應后退15米，同時若巷道作業(yè)地點的坡度應相較于現(xiàn)場坡度更小，在施工作業(yè)時務必需要留下坡度小于12度的載坡，此坡可成為巷道臥底，后續(xù)也需繼續(xù)后退再進行臥底，巷道高度需嚴格按照標準來完成。

結(jié)束語：為了提升煤礦的供需，不斷的提升煤礦掘進支護技術(shù)是必然的趨勢。因此，相關(guān)煤礦開采人員要做好相應煤礦掘進支護技術(shù)的應用研究，尤其是在復雜地質(zhì)條件下的應用要不斷的提升。首先，要清楚復雜地質(zhì)條件下掘進支護技術(shù)的特點，并了解當下技術(shù)的應用現(xiàn)狀。然后，基于實際的情況進行探討分析，不斷的引進先進技術(shù)進行支護技術(shù)的提升，保障煤礦開采量，促進煤礦行業(yè)的不斷發(fā)展。

參考文獻：

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[2]孫亞軍，陳歌，徐智敏，等.我國煤礦區(qū)水環(huán)境現(xiàn)狀及礦井水處理利用研究進展[J].煤炭學報，2020，45（01）：304-316.

[3]李曉暉.復雜地質(zhì)條件下的掘進支護技術(shù)及其應用探討[J].石化技術(shù)，2020，v.27（04）：297-298.

[4]李海濤.復雜地質(zhì)條件下的煤礦采煤掘進支護技術(shù)應用研究[J].石化技術(shù)，2020，27（09）：219+229.