复杂地质条件下采煤掘进支护技术探究

董军

摘要：随着我国的快速发展，人们对煤炭资源的需求与日俱增，煤炭资源开采强度越来越大。同时，煤矿开采技术的优化和创新也从未间断。在复杂地质条件下，煤岩性质和地质构造是影响煤矿巷道成巷的两大因素。根据巷道所处的煤岩性质及地质构造，采用切合现场实际的掘进设备和掘进支护技术是煤矿巷道掘进施工中的根本措施。正确的掘进支护技术可以使巷道施工更加安全、高效、高质量。

关键词：复雜地质；采煤；掘进支护；技术探究

中图分类号：TD353 文献标识码：A

引言

采煤掘进支护技术对采煤的具体实施来说十分重要，必须结合具体的情况使其得到有效运用，并且不断对其进行优化。

1.煤矿掘进地区的地质条件

1.1地质构造

地质构造是指在地层内、外应力作用下，岩层（煤层）或岩体发生变形、位移或断裂而产生的地质形态。主要分为水平构造、倾斜构造、断裂和褶皱。在复杂地质条件下，断层落差、断层走向、煤层赋存变化万千，各种地质构造难以预测。特别是在临近地质构造时，由于掘进、采动及支护等扰动影响而导致围岩应力重新分布，同时，受淋水、风化等物化反应，煤岩性质发生改变，及时根据现场实际情况改变掘进支护技术参数和掘进设备才能保证巷道掘进的安全和高效。

1.2煤岩性质

煤矿巷道掘进时，巷道原始应力平衡被打破，引起围岩应力的二次分布，巷道顶板、底板、两帮煤岩发生形变和位移。特别是在软岩和具有煤岩突出特性的煤岩中进行巷道掘进时，煤岩形变和位移更加剧烈和明显，要特别注意加强巷道支护的监测和管理，及时更改技术参数。 软岩由于含有大量高岭石、蒙脱石等遇水易膨胀的矿物质，其自身强度低，遇水后在水理作用下，软岩强度会进一步降低。因此，软岩巷道会随着时间的推移，在地应力、水平应力以及水理作用下，巷道两帮凸出、底鼓变形严重。煤岩突出多发生在地质构造带附近，在巷道开掘后，巷道围岩应力重新分布，在地应力和瓦斯的共同作用下，煤、岩石和瓦斯在极短时间内向自由区喷出或释放。尤其在顶底板岩性致密硬度高、煤层硬度低、高瓦斯、高低压的巷道中多发。

2.复杂地势煤矿掘进技术的难点

随着煤矿开采深度的增加，矿井两边的地质结构可能会因开采而产生破坏，这对我们的煤矿开采来说是很危险的。地质条件的变化是煤矿开采过程中经常遇到的难题之一，煤矿顶板的岩性不同，在煤矿开采前要对这些进行严格的检测，还要对围岩的应力进行检测，这样在煤矿的掘进中才能保证安全[2]。在煤矿开采过程中经常遇到矿井形状出现变化的现象，这就是前面掘进后面维修的情况，因开采煤矿的顶板岩性较松软，在掘进过程中经常会遇到前面正在掘进，后面巷道就出现松动的情况。

3.复杂地质条件下的相关采掘支护技术

在遇到地质比较复杂的开采条件时，技术人员必须对多个因素进行综合考虑，不断地完善管理结构，对资源进行合理有效的配置，同时采用针对性的地质掘进技术也相当重要。常用的掘进技术主要包括以下几种。

3.1直接破顶法

利用掘进机的冲击方式将断层顶部直接进行破除，把结构相对比较稳定的顶板围岩留下。然后再充分应用锚王索对整体进行相关的支护。之后，在具体施工的过程中，要保证整个顶板岩石的落差不超过2m。而如果在操作的过程中因为太过脆弱而出现破裂的情况的话，那么整体支护水平将不能够再进行下去。此外，煤矿掘进中一般也都存在坡度非常大的情况，这个时候破顶法才能够解决该问题。

3.2退后卧顶法

如果在煤矿掘进的过程中存在比较完整而坚固的断层顶板时，那么一定要先确认它们两者间的误差不超过2.5m。之后再采用支护的方式来围岩。在实际操作中，要遵循先后退再卧底的方式来施工，这样才能够确保整个断层的巷道都能够在遵循各类指标的前提下达到相关的要求，从而使得煤矿掘进工程的安全性更上一层楼。

3.3锚杆临时支护

加U型钢架法如果在复杂地质施工中存在较大的断层的话，那么在煤矿掘进的过程中就非常容易出现坍塌甚至破碎的问题。每当这个时候就可以应用在支护上加入U型钢架的方法来解决问题。在操作的过程中要注意以下几点。第一，把整体锚杆的角度都控制在45°以上。第二，通过合理利用预紧力的方式来更好地实现对围岩结构的加固，这样才能够有效避免在煤矿掘进的过程中出现的顶板破碎的问题。第三，在整个过程中也要充分对支护进行考虑，一方面要对巷道的断面形状和稳定性进行考虑，另外一方面也要对整个巷道断面的形状和稳定性进行考量。

4.工程案例

4.1工程概况

2614工作面标高-792～-832m，平均走向长度1900m，倾斜长度168m，煤层基本呈宽缓复式褶曲构造形态，倾角2°～12°，平均6°？工作面范围内共揭露15条断层，由于工作面掘进和回采过程中揭露多条同倾向叠加断层，最小落差为0.6m，最大16m，对工作面回采影响极大？综合考虑巷道围岩地质条件？服务年限？采掘接替等因素，最终确定2614改造回风巷巷道支护设计及施工方法？

4.2巷道支护设计

顶帮均采用22mm×2200mm高强锚杆，顶板配合使用5眼3.4m长M钢带（眼距800mm），两帮使用竖向M钢带（采用2眼及3眼钢带搭配使用，长度分别为1700，1000mm，眼距均为700mm）；帮顶锚杆排距均为800mm，全断面铺设钢筋网（网格规格70mm×70mm）；在巷道顶板中线0.05m及左右各0.85m处布置3排锚索梁，呈“五花布置”，锚索梁采用2m长16号槽钢加工，眼距1600mm，锚索规格为189mm×7200mm，槽钢下部托盘采用10mm厚钢板加工，规格为100mm×100mm，锚索托盘与锁具之间安设让压管？顶板不平时使用单锚索，锚索托盘采用12mm厚钢板加工，一大一小配套使用，规格为400mm×400mm和200mm×200mm？

4.2煤巷炮掘临时支护形式

①工作面掘进期间采用单体柱配合12m长铰接梁架3排走向棚（一梁一柱）对新掘出的巷道进行临时支护，临时支护棚距作业面不超过400mm，超过400mm时，在铰接梁梁头与迎面墙之间支设1根戴帽单体点柱或延接1根06m长的铰接梁对顶板进行支护，3排铰接梁走向棚间距不大于1200mm，走向棚最大支护长度不超过34m？②为提高掘进速度，避免因锚杆？锚索滞后造成不能进尺的情况，在铰接梁走向棚后采用单体柱配合32m长Π型梁，“一梁三柱”，垂直于巷道架倾向棚进行临时支护，棚距600mm，顶板不平整处使用木料背实；走向铰接梁棚与倾向棚之间间距不得大于600mm，倾向棚不超过10棚？③掘进期间，临时支护的巷道帮部网片在放炮前必须铺设至作业面，帮部锚杆滞后作业面不得超过34m；距工作面10m内的架棚支护，在爆破前必须加固？

5.结束语

通过本文的分析，可知在复杂地质条件下，煤矿巷道掘进过程中存在各种难点和要点，全面正确的分析巷道围岩环境和地质条件，准确找出巷道掘进过程中的影响因素，针对性的采用新技术、新手段、新设备。同时加强监测监控，当巷道环境发生变化时，及时调整技术或设备参数等，才能确保煤矿巷道掘进的安全施工和支护质量。

参考文献：

[1]司栓柱.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术的运用分析[J].山西能源学院学报，2017，30（03）：12-13.

[2]郭峰.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术探讨[J].科技风，2017（11）：145.

[3]田丰.试析复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术及其运用[J].黑龙江科技信息，2016（33）：10.