煤矿掘进支护中的问题及对策分析

张士杰

摘 要：煤矿资源是我国经济发展的重要资源。在当前矿产资源匮乏的情况下，煤矿的开采更是带来很大的困难。本文将进行分析，以供参考。

关键词：煤矿掘进;特征;问题;对策

1.前言

如今矿产资源储备量逐渐减少的情况下，很多矿产的开采环境越来越复杂，尤其是一些深度较大、地质结构不稳定的采矿区，给采矿掘进支护技术提出了更高要求。

2.矿产开采地区复杂地质条件的特征

2.1地质构造

在矿产开采行业内，地质构造主要是指地层在内外应力作用发生挤压或撕裂而产生形变、裂缝的地质状态。采矿行业面临的复杂地质条件主要包括倾斜构造、褶皱、断裂构造等，褶皱地质构造内部应力方向复杂，岩层类型多样，会给掘进和矿石开采工作产生巨大干扰。随着矿产开采深度不断加深，更为复杂的地质构造威胁着作业安全。在掘进位置靠进地质构造体时，掘进和采矿作业所产生的振动，很容易导致地质结构的稳定性受到影响。这样的地质构造环境，要求掘进作业之前和过程中对地质构造进行实时勘察，针对不同的构造特点做好支护方案调整和优化。

2.2矿体性质

大多数矿产资源的开采都需要挖掘巷道，在掘进过程中，巷道周边围岩应力发生变化，导致巷道顶、底板及两帮位置的岩体发生形变，很容易产生安全隐患。尤其是在软岩性质的地质条件下进行掘进作业，巷道受到各种应力的影响更为明显，需要重视巷道支护结构监测和强化工作。同时，不同的矿产资源本身的矿体性质、构造各有不同，在掘进和采矿期间，如果没有根据矿体状态做好支护，很容易因作业振动而导致矿体稳定性被破坏，发生安全事故。例如，煤矿矿体在地质构造带附近容易出现煤岩突出的情况，其受到瓦斯、地下水等影响，如果支护没做好，容易导致瓦斯、水、煤岩短时间剧烈释放，威胁工作人员生命健康安全。

3.当前复杂地质条件下的煤矿掘进支护存在的问题

3.1传统支护方式不适应掘进支护要求

从当前国内煤矿埋深来看，很多煤矿开采的深度已经超过了800m，整体的地应力非常大，特别是水平地应力已经成为最大主应力，测压系数很多超过了1.5，在如此大的应力作用下，给煤矿掘进支护提出了更高的要求，但是从当前很多煤矿掘进支护的实际来看，多数煤矿在掘进支护中仍旧沿用传统的支护技术，导致巷道支护体和巷道围岩之间表现出较强的不适应性，影响到掘进支护效果，特别是传统的支护方案在很多情况下已经明显不能满足深部巷道掘进支护的要求。

3.2深部巷道围岩表现出工程软岩的特征

从深部巷道围岩支护来看，出现了较多的虽然围岩整体强度较大，但是其强度较小的情况，经过大量分析表明，主要是在超高的地应力作用下，这些传统的硬度相对较大的岩石，表现出明显的工程软岩的特征，也就是在高应力作用下，这些岩石的物理性质出现变化，成为了“软岩”，表现出明显的蠕变特点，给深部巷道掘进支护带来了较大的难度。

3.3未充分调动巷道围岩支护作用

大量深部巷道掘进支护实践表明，在深部巷道支护时，仅仅采用传统的强力支护的方式，已经不能实现对巷道的有效控制，需要支护体和围岩形成一个联合的支护结构，才能更好地满足巷道围岩支护的需要，但是从国内很多煤矿掘进支护来看，多数没有充分认识到这个关键点，虽然部分煤矿已经认识到这个关键点，但是对掘进支护时机把握不好，影响到整个支护的效果。

4.复杂地质条件下采矿掘进支护技术及应用要点分析

4.1采用锚网支护技术

针对复杂地质条件，锚网支护技术的应用价值极高，可以满足多数复杂地质条件的支护需求。锚网支护技术主要是在采矿掘进巷道的周边岩体上打入锚杆，然后将金属网采用托板固定在锚杆上，形成完整的支护结构。在该支护结构中，锚杆的作用是固定岩体和金属网，而金属网主要是对松散岩石进行维护。如果矿产开采掘进巷道周边的围岩土质松软，还可以将金属网和钢筋布置在岩土表面，然后喷射混凝土，增强稳定性。在锚网支护结构下进行矿产开采时，针对不同类型的矿层主要采用的方法有以下两种：

①退后卧底技术。如果掘进区和开采区的矿层稳定性较强，可以用退后卧底法来开采矿石，配合锚网支护结构，可以保证开采区周边环境的稳定和安全。具体来讲，该方法主要适用于绝对差距框定下2.5m范围内的区域，关键点是保证作业区周边支护结构的稳定性。②直接破顶技术。如果岩层稳定性较差，则可以使用破顶法，该方法需要选好开采区域，同时要做好开采设备的选择。具体来讲，该方法是采用合适的设备对岩体进行破碎，然后利用锚固钢丝绳来确保矿体稳定。另外，部分坡度较大、岩层坡度呈递减状态的环境下，也可以直接使用破顶技术来做好支护。

4.2规范掘进设备工作区域

在复杂地质条件下进行采矿掘进作业，需要根据所选设备的规格和技术特点，规范设备工作区域，避免影响周边岩体稳定，也可以避免设备互相影响。

4.3做好断面和设备维护

在固体矿开采过程中，工作人员需要密切关注矿体结构状态，对相关问题和影响支护稳定的因素进行分析，提前制定有效的应对措施。其主要目的是优化管控措施，保证采矿工作安全。在复杂的地质条件下，矿井内部支护结构稳定性尤为重要，需要在实时观测的情况下做好加固，一般比较重要的点包括以下几个方面。①处理好断层面。在掘进和采矿期间，地层和岩体断面是需要重点关注的位置，需要采用合适的方法对断面机械能修复，采用合适的支护方案减轻断面压力。②确定好截齿。针对固体矿的开采，需要选用合适的掘进机，而掘进机的工作质量与截齿的品质质量息息相关。因此，需要在从勘察好岩体硬度、结构的基础上，从硬度、耐磨性等方面充分考虑，选用合适的截齿。在掘进和开采过程当中，根据岩体情况控制好切割速度，降低截齿磨损，保证安全。

5.提升复杂地质条件下的煤矿掘进支护效果的相关对策

5.1使用模拟软件对巷道掘进支护进行模拟

从当前巷道支护情况来看，通过使用各种类型的模拟软件，例如FLAC软件等，将巷道当前的地质参数输入到软件中，可实现对巷道掘进支护方案施工后，可能出现的巷道变形情况实现有效的模拟，从而更好地调整巷道支护方案，提升方案的针对性和科学性。同时，在模拟的过程中，还可以通过对各种模式参数的调整，确定出最终的巷道支护方案。为现场巷道掘进施工提供较好的定量化支撑。

5.2使用物理实验的方式选择更为合理的支护方案

物理实验相对于软件模拟在一定程度上更有针对性，取得的效果也更好，特别是其可能更为直观地掌握到巷道整体的变形情况。在具体实施的过程中，需要通过相似材料模式计算的方式，按照具体的地层结构，设定出对应比例的相似模拟情况，然后对巷道进行开挖，巷道开挖后，按照对应的巷道埋深，設定出具体的施加压力，实现对巷道变形情况的直观判断，为现场施工提供出更为科学的参考参数。

5.3注重实用巷道掘进新技术装备

从当前巷道掘进支护发展情况来看，通过使用各种类型的掘进新技术，对于提升巷道掘进施工效果有着非常重要的意义，例如，可通过使用测定围岩松动圈的方式，掌握巷道围岩变形的范围，给巷道掘进支护设计出更为科学的参数提供出量化的依据。同时，还可以使用钻孔窥探仪等方式，掌握巷道内部具体的变形情况，从而深度掌握巷道变形机理。

6结束语

面对越来越深的矿产开采深度和越来越复杂的地质条件，在施工中，要从施工各个环节做好施工技术控制，保证施工作业的质量。

参考文献

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[3]周小东.煤矿采矿工程巷道掘进和支护安全技术应用分析[J].消费导刊，2018（37）：143.