分析复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术的应用

刘利

摘 要：作为世界煤炭资源生产与消耗大国，我国对于煤炭的需求量巨大。煤炭资源是我国重要的能源基础，关系到我国社会经济的发展。尽管我国煤炭资源储量丰富，但是在长期开采之下，煤炭资源开采的强度与难度日益加深，同时在煤炭开采过程中也会遇到各种复杂的地质，这都影响着煤炭开采工作。文章分析了复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术，仅供参考借鉴。

关键词：煤矿；掘进支护；复杂地质

在煤矿企业加大对现有资源开发的情况下，煤矿开采的深度与难度都在不断增加，尤其是在集中性煤矿开采区域所处的地区，其地质条件更为复杂多变。在进行煤矿掘进的过程中，需要对整个工作面进行支护，从而确保掘进工作的顺利进行。从现阶段的掘进支护技术来看，主要包括了直接破顶法、后退卧底法以及锚杆临时支护加U型钢架法等，都适用于复杂地质条件下的煤矿掘进工作。

1 复杂地质条件下的掘进难点

1.1 破坏地质结构构造

在煤矿掘进过程中，若是遇到地质条件较为复杂的地区，那么随着矿井开采的推进，在开采深度不断增加的同时，也会在一定程度上破坏复杂地质条件地区煤层的地质结构，这样会导致煤层的顶板岩性也会发生变化，造成围岩应力不断上升的问题。

1.2 前掘后修问题

前掘后修是在复杂地质条件地区进行煤矿掘进的常见问题，尤其是在顶底板以及部分煤层松软的地区，经常存在破碎问题，这种问题会为煤矿掘进施工带来较大的不良影响，并且不利于巷道成型。除此之外，在煤矿掘进过程中，巷道顶底板容易出现程度较大的收缩，从而进一步加快煤矿巷道的变形速度。为了解决这个问题，确保后期采掘工作的顺利进行，就必须要在掘进完成之后进行修补，从而大大增加了掘进的工作量。

1.3 安全问题

在部分薄煤层占据主要比重的煤矿地区中，在对薄煤层实行开采作业时需要通过煤巷以及半煤岩巷作为关键对象并按照巷道回采的方式进行掘进支护工作。同时，在进行掘进半煤岩巷工作时，其对于参与作业的掘进支护设备以及掘进技术也具有较高的要求，这就需要工作人员必须在保证半煤岩巷矿区安全的前提下进行开采作业。

2 复杂地质条件下掘进支护应用

2.1 直接破顶法

直接破顶法是将断层顶部进行破除，主要是利用掘进机进行直接冲击的方式来进行，从而材质较为稳定的顶板围岩留下，再利用锚网索对其进行支护。在具体施工过程中，若是顶板岩石的落差在2m以内，那么在实际的应用过程中，自身的脆弱性会引起碎裂，这种情况下则不适用于支护工作。除此之外，在煤矿地下掘进过程中，坡度较大的情况极为常见，面对这种问题也可以运用直接破顶法来解决其支护问题。

2.2 退后卧底法

在煤矿掘进过程中，若是存在完整、坚固的断层上顶板，并且两者之间的落差距离在2.5m以内，则可以利用支护的方式来进行围岩。在实际的施工过程中，掘进机的操作应当先后退，再卧底的方式来进行施工，这样能够有效确保断层巷道的各类指标能够达到标准规定要求，从而满足煤矿掘进施工安全性的要求。

2.3 锚杆临时支护加U型钢架法

若是在复杂地质中存在较大的断层，那么在煤矿掘进过程中则很很容易出现破碎以及坍塌的问题。针对这种问题，可以运用锚杆临时支护加U型钢架法来解决。其中，锚杆倾斜角需要控制在45°以内，在此基础上，可以利用预紧力来实现对围岩结构的加固，从而避免在煤矿掘进过程中出现顶板破碎的问题，具体来说，对锚杆支护设计与施工要求进行详细分析：首先进行支护设计依据的分析，在进行支护设计的时候，需要对巷道断面的形状以及稳定性进行考虑，同时也要对巷道的松动圈进行考虑。松动圈很容易受到采掘的压力而产生大小与形状方面的变化，在经过测试后发现，松动圈受到采动的影响会扩大2-3倍。因此，在進行采动之前，围岩的类型会发生很大的变化。因此，支护的设计也要考虑松动圈变化的范围来进行；其次是孔位的确定，要根据设计来对孔位进行确定，并做好标记。通常情况下，锚杆的孔间距最好是在100cm之内，同时锚杆孔的深度要大于杆体的有效长度，但是需要控制在30cm之内。同时，锚杆的端部需要推到孔底处，同时尾端部位外露的长度应该控制在20cm范围之内；最后是锚杆支护施工方面的安全规定。若是在特殊区域，其支护方式应当选取特殊的，同时支护范围需要延伸到巷道的正常段，大约是在5-10m之间。同时，若是支护在相对复杂的区域，需要对支护措施进行强化，包括全场锚固、加密锚杆以及锚索锚固等。

3 煤矿掘进中机械设备的选择

3.1 机械设备选择

在复杂地质条件下进行煤矿掘进，机械设备的选择是关键所在。在实际掘进中，要根据巷道的长度来选择机械设备，同时要根据设备的能力以及向导所需的长度来选择是利用综掘机还是普掘机。根据相关标准规定，普掘机适用于巷道长度在300m以内的煤矿掘进施工中，若是巷道长度大于300m的时候，则需要选择综掘机。机械设备的选择不但要根据设备自身适用范围来确定，同时也要结合煤矿掘进施工工艺来确定。运用综掘机进行施工，能够大大缩短准备时间，满足煤矿掘进施工要求。

3.2 截齿选择

在煤矿掘进施工中，选择掘进机的截齿是关键所在。具体来说，在选择过程中要重视对截齿耐磨度的选择，这是对截齿适用性进行衡量的关键所在。通常情况下，截齿的强度越高，那么在煤矿掘进过程中的工作速度就越快，同时施工质量也更好，并且在确保施工质量以及速度的基础上，还大大减少了磨损，有效的降低了生产成本。若是地质情况较为复杂，并且岩石硬度大，在综掘机无法工作的情况下，则需要采取爆破的处理方式，这样能够避免机械设备强行对岩石的切割，在很大程度上有利于设备的保护。

3.3 综掘机配套系统

综掘机作为煤矿掘进中的重要机械设备，在使用过程中必须要做好施工管理以及系统问题的处理。因此，需要在掘进施工之前，进行管理体系的科学合理的制定，从而确保掘进施工的顺利进行。如果是在比如通过弯皮带实现输送作业时，则可以通过大角度、长距离的方式掘进，与此同时还可能辅以小角度的掘进技术。通过这部分技术的应用，则能够对皮带运行的工效进行良好的提升。同时，自动卸料装置位于皮带机尾部，利用自动卸料装置不但能够降低操作过程中出现的磨损，同时还确保了施工的安全性。除此之外，不但要掌握好综掘机的工作方式以及运行原理，还需要进行科学合理管理体系的规划与制定，从而在管理体系建设良好的前提下，使得综掘机的工作性能充分发挥出来，促进煤矿掘进工作的顺利进行。同时，还要加强对机械设备的保养维修，从多角度的方式确保机械设备的稳定与高效运行。

4 结束语

煤炭资源是我国重要的战略储备资源，作为煤炭开采与使用大国，煤炭资源对于我国社会经济的发展起到了重要的推动作用。随着我国煤炭资源消耗量的增加，加强对煤炭资源的开采成为重点。很多煤炭资源分布在地质条件复杂的地区，且容易存在很大的断层，在这种情况下要进行煤矿掘进工作，会存在一定的危险性。因此，煤矿生产企业必须要根据实际情况来对复杂地质环境进行分析，并有针对性的进行煤矿掘进支护技术的选择，在确保巷道安全性的基础上，将煤矿开采的效率提高。

参考文献

[1]徐海峰.复杂地质条件下解析煤矿采煤掘进支护技术和其运用[J].质量探索，2016（4）：76-77.

[2]李金刚.分析巷道支护技术在煤矿井下掘进中的应用[J].工程技术：文摘版，2016（1）：00015.

[3]邱学岛.浅析煤矿复杂地质构造条件下采掘技术[J].工程技术：引文版，2016（5）：00252.

[4]李东洞.巷道支护技术在煤矿井下掘进中应用研究[J].工业C，2016（5）：00113.