复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术及其运用

王元华

摘 要：随着经济的不断发展，煤矿不再是独立的个体，领域的发展有着不容忽视的作用。我国对煤矿的需求量逐渐增大，煤矿的开采难度也逐渐增大，煤矿开采的强度、深度要求都更高，而煤矿的地质相当复杂，为确保采煤时人员的安全，掘进支护技术相当重要，文章结合福建煤矿的特点，提出了采煤时的一些问题以及采煤掘进支护技术的应用。

关键词：复杂地质；煤矿采煤；掘进支护技术；福建煤矿

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）15-0028-02

1 福建煤矿的特点

福建省近年来经济得到了迅速的发展，它位于我国的东南沿岸，对无烟煤的需求量与日俱增。福建全省的面积达到12.3万km2，其中近7 000多km2属于含煤地层。其中煤矿层大部分位于山区，矿区的地貌大多容易遭到侵蚀，地形与平原不同，相当陡峭，山沟与山谷之间的切割很深。春夏季雨水量多，而秋冬季却非常干燥，这些都增大了煤矿开采的难度。

2 复杂地质条件下的采煤难度

以福建某一个复杂地质的矿区为例，该煤矿区是一个相当有历史的老矿区，已有上百年的煤矿开采历史，然而它的地形复杂，有大面积的断裂层，另外，矿井的地压也偏大。以这种极其复杂的水文和地质环境为例，对采煤掘进支护技术进行分析，有几下几个采煤难点。

2.1 地质结构的变化

煤矿的开采是要逐渐由浅到深，在逐渐增加开采的深度的时候，煤矿原有的地质结构一定会被破坏，重点突出在顶层板的岩石特性上，会发生比较明显的变化，呈拱状的围岩会受到更大的外力作用，加大了煤矿的开采难度。

2.2 巷道的挖掘

在复杂地质条件下，对于矿井而言，底部和上面土质都很松，并且煤层也相当松软，所以在挖掘巷道过程中有很大的困难，在这个过程中，巷道难以形成固定的形状，并且在成行后还容易变形，巷道的顶部和底部的板块容易发生明显的收缩，因此支护技术在巷道中也难以使用，这样就会导致一些安全事故的发生，会出现边挖边修的状况，这种状况严重影响了矿区的安全生产。

2.3 半煤巷矿区的安全

由于该矿区的地质条件复杂，会出现巷道周边有大面积的断层，巷道坡度较大的情况，但是此地的矿井内薄煤层的储藏量很大。进行薄煤层的开采时，巷道的掘进支护主要以半煤巷为重心。在掘进时，半煤巷对掘进技术和支护各种设备的要求都相当高。为保证矿区开采的顺利进行，要确保半煤巷矿区的安全。

2.4 技术、管理的问题

在采煤的掘进和支护技术方面，我国与世界发达国家还存在一定的差距。国外大多采用先进的机械化模式进行煤矿的开采，而我国一直是较传统的开采模式，在技术和管理方面都达不到世界先进水平。

2.5 设备的落后

设备的落后增强了开采矿区的难度。在科技设备方面，我国一直没达到世界的先进水平。在半煤岩巷掘进的时候，如果出现硬度系数>5的岩石层及岩石，设备的各部分会发生较大的磨损，导致巷道采掘支护技术设备遭到破坏，这样，整个矿井工作的进程就会受到严重的阻碍。

3 煤矿采煤掘进支护技术

3.1 综掘机型号的选择

综掘机的优势是缩短施工的准备时间。为了充分发挥综掘机的优势，提高采煤的效率，减少施工时间，一定要重视综掘机的选型，选好综掘机，采煤掘进工作才能顺利地进行。在选择综掘机型号的时候要考虑的因素很多，例如：综掘机本身的结构是否紧凑、是否适用于巷道的断裂面、煤矿区煤岩的强度指数、所用设备的体积大小、设备的运行功率、以及效率等情况。综合各方面因素，选择合适的综掘机，降低采煤掘进的难度。

3.2 截齿的选择

对截齿的选择，主要是看其耐磨强度。若强度不高，会降低煤矿掘进时截割以及工作的效率，反之，若强度够高，则会大幅度地提高煤矿掘进时的工作效率，同时还能减少截齿的磨损，对其起一定的保护作用，例如：使用爆破方式、直接破顶方式时，强度高的截齿对设备有保护作用。同时，需要注意的是有的岩石硬度太大，超出了综掘机的承受范围，这时需要用爆破的方式而不是强行使用应用机器设备，这种方式不仅无法切割岩石而且会在很大程度上破坏设备。

3.3 综掘机与普掘机的选择

一般而言，把巷道的长度默认为综掘机与普掘机的一个临界点。巷道挖掘的长度是由综掘机和普掘机来决定。在这方面，有明确的规定，关键取决于工作面巷道的施工长度，当施工长度>300 m时，就选择综掘机，反之，当施工长度<300 m时，则用普掘机，这种规定是结合设备自身的特点而制定，两种掘机的优势都可以得到充分地发挥，也有利于合理的安排施工，这样煤矿的采掘工作才能顺利进行。

3.4 临时支护技术的应用

综掘机工作的原理其实是利用其本身的液压系统，所以液压系统的稳定性与采煤掘进工作息息相关，在设备开机以及关机的时候，需要用到液压系统的闭锁装置。在实际操作中，要结合煤矿开采的具体状况。通常情况下，人们临时支护是通过采用综掘机本身的液压锁来进行，使用临时支护技术，降低了掘进工作中的风险，这样才能确保采煤掘进工作安全顺利地进行。

3.5 开门转为技术的运用

对于技术问题，要改善掘进机的设备才能解决，在改善的同时还要创新，关键在于挖掘机开门施工的工艺，自行的开门方式可以有效降低工作的难度。例如：在煤矿掘进工作进行时，需要安装掘进机，掘进机后面承载的运输量重量在40 t左右，两者高度相差在100 m左右，在这种状况下，施工的时候应该先爆破一段空间，而不是运用穿凿放大的原理。采取爆破这种方式，空间够大，然后掘进机才能进行施工，这样煤矿的采煤工作才能顺利地进行。

3.6 锚网支护技术

①退后卧底法。在岩层较坚固并且相当完整的地区，应采用退后卧底法。这种方法要与断层顶部的最低位置保持绝对安全的距离，采取综合掘进机不断后退，卧底不断前进的方式。这种方法相对比较安全，因为保证了整个施工场地的稳定性以及断层的完整性。退后卧底法对工作人员的要求相当高，需要极好的体力，适应高强度以及高压这种恶劣的工作环境。

②直接破顶法。在断层区域开采煤矿相当不稳定，特别是煤层地质松软的地段，其危险系数相当高。在这种断层地带采煤直接破顶法较多。直接破顶法的含义是：用掘进机直接破除断层顶部的松软层质，剩下的顶板岩层都很坚固，然后用锚网锁进行支护。需引起重视的是：当顶板岩石的硬度系数<5且落差<2的时候无法支护，岩板容易破碎。还有一种情况，当坡度较大时，也可采用直接破顶法，减小采煤掘进的难度。

③锚杆临支加U钢法。在断层落差较大、周围岩石坚固、煤矿蕴藏量大的地区，对开采的技术的要求就比较高。锚杆临支加U钢法即用U型钢架固定巷道，把临时的超前支护和锚杆支护结合起来。这种方法的使用对技术的要求相当高，锚杆的倾斜度必须是45 ？觷才能起到效果。

4 结 语

综上所述，煤矿掘进的支护技术是开采煤矿过程中的重要工作，尤其是在复杂地质下进行煤矿的开采，支护技术是必不可少的。在开采煤矿的实际工作中，要根据具体地情况使用支护技术，确保煤矿开采工作安全顺利进行。要不断提高采煤掘进支护技术，促进我国煤矿事业的发展。

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