复杂地质条件下煤矿掘进支护技术的研究

乔 毅

（吕梁市能源信息调度中心， 山西 吕梁 033000）

引言

随着对煤炭资源需求量的逐年上升，我国也加大了对煤炭资源的开采力度，煤炭资源年产量也明显提高。不过煤炭开采大多是在复杂的地质条件下进行的，因此，煤炭开采难度更大，开采安全问题也尤为突出。其中，采用科学合理的煤矿支护技术可以支撑整个巷道，确保巷道安全，从而为煤炭开采提供安全的作业环境。

1 在复杂地质条件下开展煤矿掘进工作面临的困境

1.1 巷道前掘后修的工作量较大

煤矿开采环境大多比较恶劣，地质条件复杂，从大量开采实践经验可知，若面临复杂的地质条件，通常前掘后修的工作量也会非常大。煤层与其顶底板地质中存在松软的区域则容易发生破碎，从而增加巷道的整体掘进难度[1]。同时，也会降低煤矿开采的整体进度与效率。在复杂地质条件下进行巷道掘进作业也容易引起巷道顶底板发生一定程度的收缩，导致巷道发生形变。为有效确保煤矿掘进工作的顺利进行，有必要在掘进施工后进行修补处理。不过这会增大巷道掘进作业的工作量，影响开采进度。

1.2 煤层地质结构受到破坏

当矿井深度不断加深，开采工作面临的地质条件也越来越复杂。伴随开采作业的不断深入，煤层地质结构也会或多或少遭到破坏。因此，这在一定程度上影响到煤层顶板的岩石特性，从而引起围岩应力变大，围岩容易发生断裂。这给支护工作提出了很大的挑战，也会在开采阶段埋下安全隐患。当雨季来临围岩受到雨水的侵蚀也易发生软化，影响到掘进支护工作的安全性。

1.3 开采薄煤层存在安全风险

煤炭资源在国内分布区域较广，不同煤炭产区的地质条件有着明显的差异。其中，不少产煤区中存在大量的薄煤层。在开采薄煤层的过程中进行掘进施工时一般会选择巷道回采措施，而掘进支护作业的重点对象会选择半煤巷与煤巷。对于半煤巷进行掘进施工时首先要针对性地选好相关掘进支护设备与掘进技术，从而有效保障掘进支护施工的安全性。

2 掘进支护技术在复杂地质条件煤矿开采中的应用

2.1 后退卧底支护技术

在进行掘进与开采作业时断层经常出现上移或下移的现象，使施工风险明显增大。煤矿开采企业一般会选择后退卧底支护技术来应对，可增强围岩结构的稳定性，从而确保工作人员的人身安全。此项支护技术适用于高程差值为2.5 m 的巷道断面，可以增强锚网强度与巷道强度[2]。在巷道围岩支护作业时也可选择此技术，施工人员需对掘进设备进行后退处理操作，注意控制好后退距离。若掘进作业时的工作面坡度低于自身坡度，施工人员应选择坡度为12°的载坡，将载坡当作巷道支护工作的支撑工具。

2.2 锚杆支护技术

这是在煤矿开采作业中经常使用的一种支护技术，由于采矿作业环境较为复杂，工作人员在开采煤矿的过程中经常会遇到落差较大的断层。由于断层的层面破碎严重，因此，断层稳定性较低，断层层面经常发生断裂或塌陷问题，阻碍巷道掘进施工的顺利进行。通常可利用锚杆支护方法来确保巷道开采作业的顺利进行。

2.3 直接破顶支护技术

这项支护技术大多用于硬度大于5 MPa 的顶板岩石或断层落差超出2 m 的施工环境。它的工作原理是工作人员合理应用相关掘进设备，将煤矿开采过程中碰到的断层有力破除掉，确保巷道断面处于自然的拱形位置，同时，加强对巷道的加固与支护处理[3]。一方面可以增强巷道掘进施工的安全性，另一方面也能使顶板围岩结构更加稳定。此外，遇到坡度较大的工作面时，工作人员可选用顶板岩石自行脱落法进行施工。

3 复杂地质条件下煤矿掘进支护技术应用要点分析

3.1 选取正确的掘进机型号

目前，煤矿掘进设备主要有两种，包括普通型掘进设备与综合型掘进设备。巷道长度在300 m 以内选择普通掘进机；巷道长度在300 m 以上选择综掘机。针对地质条件复杂的煤矿，在选取掘进支护技术的过程中工作人员还应结合施工实际情况合理挑选掘进机型号，这有助于保证煤矿开采作业的安全性，也能提升煤矿开采效率。在挑选综掘机型号的时候应注意考虑机器的结构、截割强度、工作效率以及机器的维修情况等。通过多方对比分析选择合适的综掘机型号，以确保设备选取的科学性与合理性。综掘机属于液压设备，若需进行临时支护可通过掘进机机载液压锁来确保支护技术的安全性。

3.2 选择适用的截齿

掘进机截齿的选择也十分重要，关系到开采效率与安全性。在挑选截齿的过程中应选择耐磨性与强度好的截齿，有助于提高掘进设备的掘进速度，同时，还能减少由于掘进作业而导致的掘进设备的磨损[4]。碰到岩石硬度偏大的岩区时不宜强硬开展掘进作业，而应采用科学的处理办法，比如，爆破方式可以有效延长掘进机的使用寿命。

3.3 构建合理的支护体系

在构建煤矿掘进支护体系的过程中需要使用液压掘进设备，并配合边坡支护措施，以充分发挥支护作用，从而确保掘进作业的连续性。综掘机在进行掘进作业时也是对综掘机液压系统进行应用的一个过程，在使用机载液压锁的时候还会使用到多重支护技术。为此，在开展煤矿掘进施工的实践中必须全面考虑设备系统的稳定性与安全性，并合理考虑系统的闭锁装置，这样才能尽量减少工作人员的工作量，并有效保证施工的安全性。

3.4 合理计算支护临界点

在计算支护临界点的时候应注意确保支护体系的合理性与有效性。同时，围绕掘进作业实际情况初步算出临界点，然后分析计算结果合理选取掘进设备，以获得较好的掘进效果。在掘进作业时还需运用多种分配工艺，确保支护体系得到更好的优化与完善[5]。由于煤矿的开采环境中潜在大量不确定的影响因素，因此，要对这些因素进行分析然后合理评估掘进设备。在掘进作业的过程中当掘进深度逐渐深入时地质条件也发生变化，煤矿企业通常都是先选择立井开拓的方法，再改为斜井开拓的做法，最后改为平硐开拓的做法，以确保开拓作业顺利进行。

4 结语

伴随煤矿开采技术的不断进步，煤矿企业安全管理意识也随之增强。煤矿巷道掘进期间所用的支护技术是确保掘进作业安全的关键所在。为此，工作人员必须全面勘察煤矿地质构造，结合实际选取合理的掘进技术与掘进设备，制定出合理的支护结构构建方案，有效保障巷道掘进质量与安全，这样才能在复杂地质条件下全面保障煤矿开采工作效率与安全，促进煤矿产业的健康持续发展。