复杂条件地质煤矿掘进技术应用分析

宋丹

（山能枣矿集团河北尧安矿业有限公司丰达煤矿，河北 邢台 055352）

1 煤矿掘进区域的地质条件

开采时间相对较早的老矿区是煤矿掘进的主要区域，老矿区的岩石断层相对与新矿区多，而且在掘进作业过程中矿井下的低压力较大，同时由于复杂多变的地质条件所影响，煤矿的掘进开采并不稳定。随着煤矿开采的深度不断增加，围岩上升、岩层波动的现象逐渐出现，各个煤矿层的顶板部位对地面和井下产生了一定的高应力，且结构较为松软，这些因素将直接增加了煤矿掘进区域的安全隐患。在进行一些巷道煤矿掘进的过程中，通常情况下，很难按照原有的设计图纸进行巷道工作面的施工，这一问题直接造成了巷道变形的现象发生而且为了满足原有的设计规划对巷道进行前掘后修，破坏了巷道的原本地质结构，地质结构的不稳定在某种程度上构成了阻碍煤矿掘进整体施工进步的重要因素。而且矿井中较为薄弱的煤层在实际开采作业的过程中，对巷道的挖掘速度有着相对较高的要求，目前来看，穿过断层巷道与大坡度巷道的掘进作业中存在安全隐患的概率较大，巷道回采工作面临着较大的阻碍。综上所述我们可知，复杂多变的地质情况在煤矿掘进作业中主要的显现形式基本为：矿区断层裂隙较多、矿井所需要承载的压力比规划中的要高出很多、不同的地质环境影响、水文环境相对复杂、断裂层带多呈现出来的矿区波动幅度相对较大、岩石层顶板和底板的结构受到破坏而出现结构松软的现象、安全隐患随处存在、没有深入掘进的保障、工程进展速度不客观等。

2 复杂地质煤矿掘进技术的具体应用

2.1 破顶法的实际应用

我们可以将破顶法理解为应用相关的掘进设备和机械对矿区的地质结构实施直接破顶，既满足了煤矿掘进的工程需要，也保证了岩石顶层的稳定结构，增加顶板的稳定性从而使顶板能够起到一个支护的作用，破顶法主要用于坡度较大、缓度较大、岩石整体结构较大的煤矿矿区。

2.2 退后卧底的实际应用

退后卧底在实际应用的过程中是需要有前提条件的，这种前提条件就是在掘进作业的区域范围内，顶板必须具备一定程度的稳定性和完整性，而且顶板要与掘进作业区域的地面保持一定的距离，这样才能够为支护工作提供一个基础条件，退后卧底的方法在具体的掘进作业中主要的优势就是能够及时躲避岩石层的冒落，其作业的路径是应用退后的方式。而卧底方法是保持一个匀速前进不停止的工作状态，卧底方法能够是煤矿巷道内的高度和稳定度得到一个有效的确保。这两种方法的联合应用能够使岩石层结构更为稳定，继而提高工作人员的作业安全系数。

2.3 锚杆临时加固支护U 型钢架法的实际应用

这种方法对于煤矿掘进作业过程中巷道的稳定性有较为良好的保证，实际上锚杆与U 型钢架的实际应用目的就是对不同地质环境下的煤矿掘进区域中巷道起着稳定性能的保护，同时对于岩石结构有着一定支撑，所以我们在实际作业时可以根据作业区域的实际地质情况进行锚杆加固支护和U型钢架的使用，特别是对于岩石结构松软巷道补修的情况下我们可以将锚杆与U 型钢架联合使用，将倾斜角度控制在45°左右，在这种基础上我们还需要结合预紧结构的应用，目的在于保证整体方法应用的牢固性。这种方法对于上层顶板的落石落土现象能够有效地杜绝，进而使整个掘进过程的稳定性和安全性得到一定程度的保证。

3 复杂地质掘进工程中的机械分析

3.1 综掘机的应用

在煤矿开采的过程中综掘机有着较为重要的应用价值，我们根据不同的地质情况对综掘机进行选择性的应用，主要考虑其是否能够对煤矿掘进支护的要求进行一定范围的满足，而且这种需求也是需要根据不同地质情况进行分析，例如，我们需要考虑巷道断面与综掘机之间的适用性；结合实际的地质情况调节支护的角度和综掘机的作业速度、功率的大小；不同煤矿掘进区域岩石层面的大小、岩石的结构强度、综掘机的实际运行功率、综掘机的配件供应和综掘机的质量以及作业人员的对于设备操作的灵敏度掌握等。

3.2 截齿的具体应用

与综掘机应用相似之处在于，同样需要结合实际的煤矿掘进区域的地质情况，进行截齿的选择和应用，实际上，正确、合理的截齿能够提高煤矿掘进的作业效率和作业速度。此外，适配的截齿能够在实际掘进作业中减少自身的磨损和伤痕，在具体应用的过程中，需要工作人员注意，一旦岩石结构强度大于截齿所能承受的范围，那么就不能强行应用截齿继续作业，要么就停止应用截齿选用其他的方式，要么就及时地更换所应用截齿的强度，我们在煤矿掘进作业的过程中不赞成暴力、爆破的方式进行作业，因为暴力作业不但对机械本身会造成严重的损坏，降低机械零件的使用寿命，而且对于整个矿区的岩石结构层有着严重的破坏，巷道之间也会存在作业安全隐患，不利于我们煤矿掘进作业的顺利开展。

4 煤矿掘进技术的改进措施

4.1 全面了解煤矿掘进设备在作业中的常见问题

首先，从煤矿掘进设备实际使用的角度上来看，掘进设备常规工作的过程中会遇到不同地质条件的岩石，这种岩石会对掘进设备产生不同程度的震动，虽然说这种震动的出现属于作业中较为正常的现象，但是在某种程度上震动会损坏掘进设备内部的机械原件，从而降低掘进设备原本的使用年限，如果震动持续时间久、设备工作时间长且未进行定期的维修和养护，那么掘进设备的实际作业效果将直接受到一定程度的影响。其次，我们从掘进设备注油的角度上看，设备在进行人工注油的过程中，特殊情况下我们的工作人员避免不了灰尘进入到注油管中，如井下作业，那么掘进设备的管路中一旦进入较多的灰尘，就会直接影响到液压油的平衡，从而降低掘进设备的实际工作效率。最后，我们从掘进设备实际作业的角度上来看，第一链条张力不足的情况常常发生，这种情况能够使轴承在某种程度上受到损坏，最终导致了掘进设备无法保持常规稳态作业。

4.2 针对问题改进和完善煤矿掘进的设备作业

我们在完善与优化煤矿掘进设备的过程中，一方面要结合时代科技技术将掘进设备的各项系统设计进行全面的优化和改进，另一方面还要针对掘进设备在实际工作中所遇到的问题进行掘进设备作业的改进，也就是说，切实地解决掘进设备在煤矿掘进过程中所出现的问题，这样才能够实质上的提高煤矿掘进设备的使用效率和作业效率。首先，我们针对地质硬岩的问题进行优化，我们结合掘进机实际的工作情况采取了一种方式，通过将掘进机侧支撑增加到掘进机后支撑的方式增加设备实际作业的稳定性能，从而减少地质硬岩对掘进设备造成的震动，将原件损坏的概率降到最低。其次，我们根据掘进设备作业过程中人工注油的问题进行优化和改善，这一问题主要是从设备系统上做出改进，在掘进设备研发的过程中设计人员可以根据掘进设备系统工作原理，将自动润滑油系统融入掘进设备系统，使掘进设备不需要进行人工注油，这样就能够直接避免因人工注油而造成的设备注油管道进尘土的问题，而且掘进设备不需要人工手动注油也方便工作人员对掘进设备的管理和应用，例如，掘进设备在井下作业的过程中，可以应用双注油管路提高设备的作业稳定性，保证设备能够保持常态运行。最后，我们根据掘进设备的链条问题进行优化和改进，主要的方式就是将第一运输机与销轴进行连接，在连接后将销轴与第一运输机的后支撑进行连接，此时，掘进设备能够形成一个四连杆结构，我们在实际作业的时候铲板能够与设备的第一运输机共同作业，而且协同作业能够有效地保证设备尾部丛动轮与主动链条轮的距离在规定范围内，不发生变化，这样就能够直接改进掘进设备作业中链条松紧度不同的问题。

4.3 引进专业人才，学习先进知识

煤矿掘进作业人员的专业技能和综合水平也是影响煤矿掘进工程顺利开展的因素之一，部分企业的作业人员对设备维修养护、技术应用、支护方式的选择上意识较为薄弱，常常不能够选择合适的方法和技术就开展煤矿掘进，我们都知道根据不同条件下的地质环境和作业情况选择一个较为合适的技术和掘进设备，不仅能够提高企业工程的进展速度，还能够降低作业的安全隐患和安全问题发生的概率，保证巷道稳定和岩石层的结构。所以，企业有必要组织内部人员进行培训学习，使其能够懂得在复杂多变的地质煤矿环境中选择一个最为合理的方式、技术开展煤矿掘进作业。而且从另一个层面来看，作业人员专业素养的提高有利于煤矿企业的可持续发展。

5 掘进支护技术研究的必要性

目前，我国的大部分煤矿企业因为长期应用传统的掘进技术，使企业管理者与作业员工对煤矿掘进作业产生了一个习惯性的认知，这种认知为企业的可持续发展、煤矿掘进作业效率的提高带来了一定的阻碍，而且在复杂多变的地质环境的影响下，大部分的矿区都存在顶部岩石结构松软、大面积断层以及巷道形状不固定等现象，所以为了实现煤矿掘进作业的高效进行、安全进行，提高复杂地质环境下煤矿掘进作业的可实施性，我们有必要对掘进支护技术进行深入的分析和研究。

6 结语

综上所述，我们在进行煤矿掘进作业开展的过程中，不仅要全面地考察地质环境还要对作业的安全性能、设备的合理应用、技术的适应性选择予以重视。