复杂地质条件下的煤矿巷道掘进支护技术研究

白冰 王鹏飞?

摘 要：文章在对煤矿巷道掘进支护施工中的复杂地质条件进行介绍之后，分析在此复杂地质条件下开展巷道掘进施工所面临的难点，并针对这些难点提出了相应的巷道掘进支护工艺要点，以供参考。

关键词：复杂地质条件;煤矿巷道掘进;支护

1、引言

在目前我国经济快速发展的形势下，人们日常生活和生产中对各种能源的需求在与日俱增，尤其是针对我国传统的煤炭能源，煤炭资源需求量的增加，推动了煤矿行业发展以及煤炭采掘和支护技术的进步，但是同时也对煤矿开采作业提出了较高的环保以及作业安全等要求。此外，由于煤矿通常处于比较复杂的地质条件下，增加了煤矿开采作业的难度和危险性，为此就需要不断应用先进技术和设备来提升煤矿巷道掘进支护技术水平，同时加强对煤矿采掘作业过程的管理，重点做好采掘作业中重点和难点的控制，确保采掘作业按照施工要求和流程开展，保证煤炭采掘作业的安全和高效开展。

2、煤矿巷道掘进支护施工的地质分析

分析煤矿巷道掘进支护施工的地质条件，需要从地质构造和岩石性质两个方面开展。对于前者来说，指的是岩石和岩体在地球的内外应力下经过变形或位移而形成的地质形态。通常比较复杂的地质构造主要表现出褶皱、断裂、劈裂以及其他的面状或线状等构造特点。同时在比较复杂的地质条件下还会由于存在岩石或岩体的断层落差以及多变的断层走向和煤层构造态势等原因而增加对地质构造进行判断的难度，此问题在岩层相邻区域表现的最为复杂。而在开展煤矿采掘作业中会由于掘进和支护等施工而改变此区域的岩石结构，更增加了施工难度以及安全隐患。这就需要在对煤矿巷道所在地及其周围的地质构造进行科学勘测的同时，结合现场情况对煤矿巷道掘进支护技术参数和设备进行选择，保障巷道掘进和支护施工安全。

对于后者来说，由于煤矿巷道掘进作业会破坏巷道内原有的岩石结构和性质，这就会破坏其原始应力平衡状态，导致岩石结构的二次分布，还会造成巷道内的顶部、底部以及两侧岩层发生形状上的变化以及位移上的位移。针对软岩层或煤岩层等复杂地质情况来说，在巷道掘进中更是会造成巷道内部岩石的决裂形变，严重时会造成坍塌事故。这就需要在复杂地质条件下开展巷道掘进之前，做好巷道内部岩层结构变化的勘测工作，结合其岩石性质对支护工艺技术参数进行及时调整，保证巷道掘进作业的安全和顺利开展。下面对上文中提到的软岩和煤岩这两种复杂地质条件进行分析。对于软岩结构来说，其岩层表现出松散和软弱的特点，其不仅具有较低的自身强度，而且其内部的孔隙也比较大，容易受到构造面切割以及风化的不利影响。此外，其内部还存在较多的膨胀性黏土，容易在遇水之后出现强度降低的问题。即便其不遇水，巷道内的岩石也会随着时间的变迁而不断作用并改变其内部结构，表现出巷道两侧突出和底部变形等问题，严重时还会造成结构的剧烈变动，甚至会导致坍塌事故的发生。而对于煤岩结构来说，其通常在地质构造带附近存在，而且在巷道掘进作业中改变其内部岩石结构并进行重新分布的作用下，容易在上述地应力以及瓦斯等因素的影响下而出现短时间内将煤矿、岩石以及瓦斯快速喷发的事故，这就会给巷道掘进作业带来危害。

3、复杂地质下煤矿巷道掘进支护施工中的难点分析

分析此条件下开展巷道掘进支护作业时遇到的难点需要从此过程中容易出现的问题角度进行分析，首先是分析巷道内部的应力问题。煤矿巷道受到温度、受力以及湿度等外部因素而出现变形问题时其中各个部分之间会产生相互之间的内力，而巷道想要恢复到之前的状态就需要对这种外力作用进行抵抗，由此产生的应力就是巷道内部应力，其对巷道掘进和支护施工的稳定性和安全性都会造成不同程度的影响。这主要表现在上述应力影响下会改变煤矿巷道内部机构，尤其是在目前煤矿巷道深度不断增加的形势下，会增加采掘作业中岩石结构的变化程度，也就会增加巷道内部应力。其中比较严重的就是巷道顶部岩石变化而造成的内部压力，容易对巷道掘进支护的拱形结构造成危害而影响作业安全和质量。

其次是巷道顶部和顶部的松散问题。这主要表现在巷道掘进支护作业中的此问题会严重威胁施工作业安全的问题。尤其是在目前巷道深度不断增加的形势下会增加巷道内部支护所受到的压力，而且岩石结构和地质变化也会增加巷道顶部和底部的压力，还会增加巷道顶部和底部的成型难度并影响其整体稳定性。上述问题如果没有及时处理就会引发巷道内部结构变形问题，且伴随有岩石或煤矿的倾落，严重时会导致塌陷问题的发生。

最后是地质断层问题。针对复杂地质条件下煤矿巷道中的地质和岩层结构较为复杂的情况，在开展巷道掘进支护作业中容易出现断层问题，这不仅会影响巷道正常掘进施工，而且会增加施工中的安全隐患。这就需要在此施工之前要做好对此区域地质结构情况的严格勘测工作，针对其中存在的问题以及结构特点来制定施工方案，尤其是针对其中可能存在的断层问题，需要对施工方法进行及时调整来应对并实现问题处理能力的提升。以此来保证在遇到断层时仍能保证良好的支护效果，确保巷道掘进作业的安全和顺利开展。

4、复杂地质下煤矿巷道掘进支护工艺的技术要点

面对复杂地质条件下开展巷道掘进支护作业时容易出现的问题，不仅要做好对掘进支护作业中所应用施工机械设备参数的合理设置，而且要及时更新上述掘进支护施工中的技术手段和设备。对于前者来说，在巷道掘进作业中比较常用综掘机、掘锚机等机械设备来提升作业效率，为了确保掘进作业安全，需要结合现场情况和要求来选择合适的机械设备，做好设备使用过程中的规范操作与控制，通过对参数的灵活调整来保证设备操作满足巷道掘进的要求，确保施工效果达到预期目标。此外，由于上述机械设备在应用中都存在相应的临界点，因此还要结合现场复杂的地质条件对巷道掘进施工中可能会遇到的危险进行预测以及对相应的处理手段进行全面分析和确定，保证掘进施工的顺利开展。此外，针对所应用的各类机械设备，需要加强对操作人员的培训来提升其设备操作水平，保证设备使用过程中操作的规范性，减少由于人为因素而造成的安全隐患，实现复杂地质条件下巷道掘进作业安全水平的提升。

对于后者来说，就是在巷道掘进支护作业中积极应用先进技术和设备来提升作业效率并减少安全隐患。尤其是在目前我国对煤炭资源的需求量在持续增加以及浅层煤炭资源在不断减少的同时，煤矿巷道掘进深度也在不断增加，需要通过先进技术和设备的支撑来进行深层地质和岩石结构下的开采作业。重点做好对岩层流体现象、岩石或煤岩的快速喷发、地压冲击等特殊情况的预防和应对。

5、结语

在目前浅层煤炭资源的逐渐减少，煤矿开采范围在向巷道更深层发展，不仅增加了煤矿巷道掘进难度，同时也增加了作业风险，需要采用相应支护技术来确保作业安全。在上述发展趋势下，煤矿巷道掘进作业中也经常遇到复杂地质条件的情况，需要结合不同施工區域的地质特点和环境情况来设计施工方案，重点做好对巷道掘进和支护技术的选择与应用，同时通过新技术和设备的引入来提升掘进支护技术水平，减少掘进作业中的安全隐患，实现煤矿开采作业效率和质量的提升。

参考文献

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