复杂地质条件下煤矿掘进支护技术

＊史 斌

（山西蒲县华胜煤业有限公司 山西 041206）

对于工业生产与经济建设而言，煤矿资源起着举足轻重的作用，随着两者的迅速发展，对煤矿资源的需求总量越来越大。煤矿资源是一种不可再生资源，自二十世纪开始我国就大量地开采各地区的煤矿资源，很多地质条件较好地区的煤矿资源已经很少了，这就迫使煤矿企业将煤矿开采转移到地质条件较为复杂的地区。然而由于地质条件比较复杂，所以开采难度和危险系数也就更大，这就要求煤矿企业必须切实做好煤矿掘进支护工作，以此来提高煤矿开采的安全性与有效性。

1.复杂地质条件下煤矿掘进作业的难点

(1)巷道前掘后修的工作量很大

复杂地质条件下煤矿掘进作业的主要难点是：由于煤矿开采区域的地质条件比较复杂，故而煤矿掘进的工作量就更大；当煤层及其顶底板处的一些区域存在较为松软的地质时，在掘进过程中往往会导致该区域的煤层及其顶底板破碎，这就阻碍了后续煤矿开采工作的顺利进行，严重影响到整个煤矿开采的整体进度与效率[1]。同时，复杂地质条件下开展巷道掘进工作，往往会导致巷道顶底板发生收缩情况，致使其出现形变。为能够切实保障煤矿掘进作业的正常开展，煤矿企业往往会选择在掘进施工后进行修补处理，然而该方式会在很大程度上增加煤矿巷道掘进作业的工作量，并影响到开采进度。

(2)煤层地质结构受到破坏

当矿井开采深度不断加深，将会出现更为复杂的地质条件，并对煤层地质结构造成很大的破坏，从而对煤层顶板的岩石特性造成一定的影响，最终造成围岩应力增大而引发断裂问题。当煤矿掘进作业中出现上述问题时，不仅会增大煤矿掘进支护工程的难度，还会增加安全事故的发生几率。

(3)薄煤层的开采存在安全风险

我国煤炭资源的分布比较广，不同煤炭产区的地质条件存在很大的差异，一些煤炭产区中具有很多的薄煤层，这一地质条件下的煤矿掘进施工通常采用巷道回采方法，而掘进支护作业的关键对象会采取煤巷与半煤巷，其中在半煤巷开展掘进施工时，要想切实保障掘进支护施工的安全性，必须选择科学合理的掘进支护技术与设备[2]。

2.煤矿掘进支护技术的应用要点

(1)合理选用相关机械设施

在煤矿开采作业中，煤矿企业应合理选用相关掘进设施的规格型号、巷道掘进长度，这样才能够保障开采作业的有序进行。在具体施工处理过程中，必须结合每个机械设备的性能和实际的开采情况，明确是选用常规掘机还是综掘机设备。同时在这一过程中，也需要充分考虑巷道掘进长度，一般来说，若巷道长度小于300m，最佳选择是常规的掘机设备；若巷道长度大于300m，最佳选择是综掘机设备[3]。为能够有效提高综掘机设备的施工效率，开采人员必须结合具体情况选择科学合理的掘进技术，还需结合作业现场的具体情况来明确综掘机设备的型号与规格。

(2)综掘机配套系统的有效运用

综掘机设备在具体煤矿掘进施工过程中，时常会发生相关系统运作的问题和不足，故而煤矿企业必须提前做好相应的预估与防控工作，建立完善的系统管控制度来对综掘机设备应用中存在的问题进行有效处理。针对转弯皮带运输流程，为能够进一步提高皮带运行的效率，应采用大角度和长距离的掘进方法，且配合合理的小角度挖掘形式。同时，为能够减少相关皮带设备运行过程中发生磨损问题，需要在皮带机的末端处安装自动式卸料设备，以此来显著提高施工处理效率，不断增强安全性。

(3)确保截齿选择的合理性

在煤矿掘进支护作业过程中，需要科学选择掘进机设备的截齿，其中需以其相关耐磨度作为判定截齿合理性的关键参考指标。若截齿的耐磨度比较大，则其具备很高的适用性，且应用到巷道掘进作业中时也很少出现磨损情况，使用寿命较长，从而有效保障施工的质量和安全性，还能够在很大程度上降低经济成本[4]。若煤矿区的地质环境非常复杂，或是岩石的硬度非常大，只是选用综掘机设备显然无法开展巷道的掘进处理，故而要想确保施工工作的正常进行，更好地保护相关开采设备的施工人员，应合理运用爆破方式来有效完成相应的施工任务。

(4)科学计算支护临界点

对于支护临界点的计算，需要煤矿企业建立起科学合理的煤矿掘进支护体系，还需基于掘进作业的具体情况来对临界点进行初步计算，再对计算结果进行全面分析，科学选择掘进设备，从而显著提升掘进效果。在煤矿掘进作业中，往往会运用多种多样的分配工艺，保证支护体系得到进一步完善和优化。煤矿的开采环境中大多存在诸多不确定的因素，故而需要对这些因素进行全面分析，再结合分析结果来科学评估掘进设备。此外，在煤矿掘进作业中，随着掘进深度的不断深入，地质条件也会随之发生变化，为适应这一变化，可先采用立井开拓法，然后改用斜井开拓法，最后改用平硐开拓法，从而保证开拓作业的有序开展[5]。

3.复杂地质条件下煤矿掘进支护技术的有效应用策略

(1)后退卧底的支护运用

在煤矿掘进与开采作业中，时常会发生断层上移或是下移问题，若不加以有效处理，势必会严重威胁到人员的生命安全。针对这一问题的处理，可对后退卧底支护方法加以有效运用，来尽最大可能降低断层上移或是下移所带来的不利影响。若巷道断层的落差值小于2.4m，且有关顶板的强度符合安全要求，可选择锚网索支护方法来对巷道围岩进行科学合理地支护处理，使之强度符合相关规范。在落实围岩的支护处理时，相关掘进机应退后10m左右。若煤矿掘进的施工面坡度小于土坡坡度，卧底可以选择低于13°的载坡，借助这一支护技术，确保巷道高度符合有关的支护规范。若煤矿掘进方向出现相应的煤层下移情况，也可选用后退卧底支护技术，将卧底推至相关的断层处，让相关顶端达到断层上面的煤层，然后再借助锚杆支护技术进行支护处理。可以说，通过对后退卧底支护技术进行有效运用，既能够降低煤矿掘进作业对巷道顶端围岩的不利影响，还能够提升相关围岩构造的稳固性，获得显著的支护成效。然而该支护技术的运用，需要的工作量非常大，会提高巷道的高度，故而在运用这一支护技术时，应配合选用锚网索加固的方式，避免上述不良情况的发生，在极大程度上确保煤矿掘进施工的安全顺利开展。

(2)锚杆的支护运用

当前，煤矿开采作业中普遍选用锚杆支护技术，这是由于煤矿开采环境往往存在复杂的地质条件，随着开采作业的不断深入，极易遇到较大落差的断层，一旦这一部分出现严重的层面破碎情况，将会大大降低断层的稳定性，而引发断裂和塌陷问题。针对这一问题，可对锚杆支护方法加以有效运用，来避免断层对巷道开采工作的不利影响。

(3)直接破顶的支护运用

直接破顶支护技术具体是借助掘进设备对断层顶端进行直接冲击来开展煤矿施工工作，从而对其中煤矿掘进和开采中存在的不够稳定的部分进行有效破除，进一步提升相关顶板围岩的稳固性，且采用合理的锚网索支护技术，就能够实现深度加固[6]。若相关顶板的岩石硬度在6m以下，则比较脆弱的岩层很容易产生破碎问题，这一情况则不能选用直接破顶技术。若煤矿掘进施工面存在过大的坡度，应首选直接破顶支护方法，从而获得良好的支护效果。

(4)顶煤放炮或起坡卧底支护的运用

在煤矿掘进施工过程中往往会发生断层现象，致使煤层出现一定的上移，这就严重影响了煤矿掘进施工的安全有效开展。基于此，为能够保证煤矿掘进施工的安全有效开展，煤矿企业可选用煤放炮或者起坡卧底支护工艺。具体应用方法为：①当有关巷道的断层被揭露0.6m时，可选择小于11°角的卧底加以恰当处理；②当断层的落差在3m以上时，可选择点小炮的方式加以恰当处理。而具体的煤矿施工过程当中，煤矿企业需要将矿区的地质环境作为关键的参考依据，选择最为适宜的支护技术。若有关巷道所暴露的高度很大，不能保留相关下盘煤矿与断层时，煤矿企业需要先对揭露的断层进行恰当处理，然后借助有效的锚索支护技术来对相应的断层进行科学支护，进而确保其具备良好的稳固性。当有关断层的高度在1m至3m之间时，可选用掘进机设备来开展煤矿开采作业，这样能够让顶煤的开采的高度达到最大，这时需选择台阶方法进行处理，不能选用顶煤放炮或起坡卧底支护技术[7]。同时，借助锚网支护技术，能够完成巷道上端的支护处理，并配合选用后退卧底支护技术，可对巷道下端进行合理支护，从而确保煤矿开采的安全有序开展。

4.结语

综上所述，针对复杂地质条件下的煤矿掘进作业，煤矿企业需要对影响煤矿掘进作业安全有序开展的各项因素进行全面分析，从而结合掘进作业的具体情况和矿区的地质环境来采用最为有效的支护技术，以此来提高煤矿掘进作业的安全性与高效性。