掘进支护技术在复杂地质条件下的应用

＊林 鹏

（晋能控股煤业集团忻州窑矿 山西 037021）

煤炭资源开采中，掘进是非常重要的环节。但是，最近几年良好地质条件下的煤矿资源的数量逐渐减少，只有在更复杂的地质条件中进行煤炭的开采，掘进支护技术的难度更高。为此，有必要针对掘进支护技术进行总结，分析在复杂的地质条件下，怎样能更好地应用掘进支护技术进行煤炭的开采，保护煤炭开采人员的安全，提高开采效率。

1.煤矿掘进的难点分析

我国煤矿挖掘的过程中，由于技术不足或者其他原因，容易出现坍塌的现象，不仅造成了煤矿企业的资金损失，影响煤矿开采进度，还对开采工人的身体健康造成极大的威胁，危害了开采工人的生命安全。随着我国科学技术的不断发展，掘进支护技术在煤矿挖掘中得到了广泛应用，降低了煤矿挖掘的风险，并取得了一定的成效。但是，煤矿挖掘中的过程中，还存在以下几方面的问题：一是工作量大。煤矿开采存在地质环境复杂的问题，当在地质松软底部开采时，很容易出现坍塌现象，对煤矿开采的整体进度完成影响。当煤矿巷道挖掘中出现破碎或坍塌时，增加了煤矿掘进的难度，导致掘进工作量增加，不仅导致煤矿掘进环境发生转变，还对相关工作人员的身心健康造成威胁，进而降低了煤矿挖掘的速度。二是地质结构不稳定。随着煤矿掘进深度的加深，煤矿掘进的地质环境发生相应的变化，掘进深度的加深，一方面会对煤层地质结构完成破坏，另一方面会增加煤矿巷道的压力，对巷道加固工作造成更多隐患。三是安全隐患问题。目前，我国煤炭资源分布地区的地址差异较大，在进行煤矿开采的过程中，需要根据不同地质条件，采用不同的开采方法与加固方法，以保证开采的安全性。但是，在进行薄煤层开采时，经常会采用回采的方式，进行煤层挖掘，这种方式导致巷道的承重力增加，存在极大的安全隐患，需要采用相应的掘进支护技术支持，以保障人员的生命安全。

2.掘进支护技术的总结

(1)直接破顶掘进支护技术

复杂地质条件下，可应用直接破顶法进行掘进支护，具体过程为，使用掘进设备直接冲击断层的顶部位置，保留其中非常稳定的顶板围岩，将顶板上不牢固的部分进行消除，然后利用锚网索进行锚固，以支护顶板，从而发挥支护的作用。此方法下，需要注意一些问题，如果巷道的顶板围岩落差值不到2m，且强度不到5，说明顶板围岩比较脆弱，掘进可能会造成围岩碎裂的问题，对掘进效果产生影响。其外，掘进施工进行中，因为地质条件非常复杂，难免会遇见大坡度问题，为更好地掘进，则应用直接破顶进行支护，从而保证施工现场的安全，促使掘进施工顺利进行[1]。

(2)后退卧底掘进支护技术

如果巷道出现断层情况，可使用后退卧底支护技术。实际应用过程中，巷道断层落差没有超出2.5m，断层的顶板还比较稳定和完整，施工人员则从现场实际情况出发，运用锚网索支护技术，对巷道围岩进行支护。应当注意，支护作业期间需要把综合掘进设备向后移动15m左右的距离。施工期间土坡度不满足综掘机对工作面的要求，应当在巷道卧底设置出12°土坡，然后才能进行后退卧底施工，以满足最终的支护要求。

(3)临时U钢支护技术

煤矿开采进行时，不断向深部延伸，掘进作业会面对更加复杂的地质条件，地质会变的越来越险峻。如果遇见落差非常大的断层，但不得不进行掘进作业，则必须进行支护的防护，才能避免坍塌和破损事故的发生。对于此种情况，应当从实际作业的情况着手，运用临时的U型支护方式进行指出，提高巷道的可靠性。推进掘进施工技术后，运用U型钢架，实施临时支护和超前指出，才能保证断层稳定。此时注意的问题是，这是一种临时支护的方式，在提高巷道围岩支护可靠性上，必须综合应用U型钢架支护和锚杆支护，才能更好地提高施工的安全性[2]。

(4)智能系统的应用

随着我国采矿技术的快速发展，煤矿开采企业尝试应用混合智能系统，借助其提高巷道支护的效果。实际进行掘进的施工中，混合智能系统能对巷道围岩性能以及强度进行全面分析，将参数导入到相应的软件中，然后进行智能化模拟和分析，也就能模拟出巷道围岩的情况，科学预估巷道围岩的情况，根据此进行巷道掘进支护。先要从云端的数据库中找出相类似的案例，借鉴其中适合本巷道的地方，并进行优化，进而可以提高对巷道网围岩评估的准确性。收集支护参数以及数据，将其输入到智能系统中，利用系统对支护参数进行调整和优化，找到最佳的支护方案，才能更好地提高支护效果。

(5)安全生产的落实

安全生产对于煤矿开采具有十分重要的作用。煤矿企业在开采前，应当做好相关工作人员的安全教育工作，以保证相关工作人员的生命安全。一方面煤矿企业应当结合安全生产要求，进行安全检查工作的开展，不断发展煤矿生产中存在的安全隐患，并采取相应的解决措施，为相关人员生产提供安全的环境。同时，煤矿企业也应当结合安全生产需求，进行安全防护措施的落实，做好生产现场的安全防范，为相关工作人员创建安全的生产环节。此外，煤矿企业应当实施安全责任制度，把安全监管责任落实到个人，提高负责人的责任意识，使得安全负责人可以配合安全防范工作的开展，加大对生产现场的安全隐患排查工作，做好整改措施，并对生产人员的不正规操作进行指导，降低煤矿生产的风险。另一方面煤矿企业应当做好相关工作人员的安全教育工作，通过安全教育，提高相关工作人员的安全意识，在煤矿生产中做好自身防护工作，不仅可以保护相关工作人员的生命安全，还可以加深相关工作人员对于安全生产的印象，及时发现煤矿生产中存在的隐患，并汇报给安全负责人，做好煤矿生产现场的安全检查落实，保证煤矿生产的顺利开展。

3.复杂地质条件下，掘进支护技术应用的关键点

(1)科学选择掘进机的型号

针对复杂地质条件进行掘进支护，所用掘进机械设备的合理性，有助于提高掘进支护过程的稳定性和安全性，所以必须科学地选择掘进机的型号。常见掘进机械设备分成普通型号以及综合型掘进设备。想要正确选择掘进机型号，技术人员必须从煤矿的地质真实情况以及掘进要求出发，最后确定使用哪一型号的掘进机。当巷道的长度超出300m的时候，应当选择综合掘进机，当巷道长度少于300m，可以使用普通掘进机。另外，技术人员要考量掘进机的工作效率、截割强度、机器维修情况、机器结构这些因素，综合分析对比之后，选择最合适的掘进机，以此保证掘进支护安全可靠的进行[3]。

(2)保证截齿适用于掘进

煤矿开采过程中，掘进支护中掘进机的截齿可能会影响到掘进作业时的效率和安全性，所以一定要保证截齿适合本工作面的掘进。截齿选择的时候，要看重截齿耐磨性和强度，这样可增强截齿在掘进过程中的耐磨强度，进而减少磨损程度，才能快速进行掘进，也能保证掘进的安全性。如果岩石硬度过大，需要考虑运用其他方式进行掘进。

(3)支护体系的合理性

复杂地质条件下，掘进工作中必须保证支护体系的合理性，一方面可以约束施工人员的行为，提高作业效率；另一方面可以保证掘进安全，保证掘进顺利推进。例如，可以利用液压掘进机械与边坡支护措施进行配合，实现掘进支护的目的，保证支护连续性。再比如，可运用综合支护方式，对掘进设备情况进行综合考虑，选择合适的支护方式。

(4)正确计算支护的临界点

掘进支护作业中，必须就支护体系的支护临界点进行准确计算，才能保证支护的有效性和合理性，充分发挥掘进支护的积极作用。一般情况下，煤矿开采过程中，掘进作业现场的地质条件非常复杂，存在着许多不确定因素，极大程度上提高了掘进的难度，提高了掘进的危险性。为此，必须就掘进作业工作面的地质情况进行全面分析，给出支护临界点。之后要综合考量开采环境中不确定因素、支护临界点计算值、可能出现的地质变化，选择合适的掘进设备，在最佳方式下进行掘进。比如，可以在初始阶段运用立井开拓方式，之后运用斜井开拓方式，接下来可使用平硐开拓方式，这样有顺序、合理地进行开拓，可保证掘进的安全性。

(5)提高管理综掘机配套系统的力度

复杂地质条件下进行掘进支护，作业人员会面临着非常多的危险，安全风险系数极高，安全事故的发生率也比较高，为此，一定要加强对各方面的管理，尤其是对综掘进机配套系统的管理。强化此方面管理，可保证各项配套完善，也能提高掘进机的完整度，从而减小掘进作业出现安全事故的风险，以保证煤矿开采的安全进行。此方面的管理应当从多个方面着手，首先，从掘进支护所面对的复杂地质条件出发，分析地质条件的特殊性，给出最佳的配套方案，综合多个方面进行分析，以统筹全局。其次，建立健全掘进现场的管理机制，加强对掘进作业人员的培训，建立综合素质高的掘进支护工作队伍，不断提升他们的综合素质和业务能力，才能促使他们积极进行掘进支护，以高度的安全意识进行掘进支护。最后，从煤矿开采的实际情况出发，制定完善的掘进支护规范，以此为基础进行严格的监督，实时对综掘进机设备进行监督，保证综掘机始终保持良好状态进行掘进，从而提高掘进的效率，也能保证掘进安全性。

4.结束语

综上所述，针对复杂地质条件的掘进支护工作，必须从具体情况出发，选择合适的掘进支护技术，同时应用合适的掘进设备，做好各项准备工作，才能更好地保证掘进安全性，降低掘进支护事故发生概率。