复杂地质条件下煤矿开采掘进支护技术探讨

谷政江

（重庆巨能建设集团路桥工程有限公司，重庆 400000）

经济高速发展，人们对煤矿资源需求量持续增长，同时煤矿资源开采力度增加，不同地质间开采条件存在差异，特别是复杂地质条件下，开采难度及危险性直线上升。采煤安全性是煤矿开采关注的核心问题，如何高效、合理应用煤矿开采掘进技术和支护技术，为煤矿开采提供安全保证，是目前煤矿开采企业应着重考量的问题。煤矿开采掘进支护技术是煤矿开采核心环节，直接关乎开采工作是否有序推进，更是煤矿开采安全保证。因此，为保证煤矿开采掘进过程中工作面获得良好的支撑，应选取合理的掘进支护技术，保证矿掘进可靠性及安全性，提升煤矿开采效率。

1 复杂地质条件下煤矿开采面临困难

（1）地质复杂性。

煤矿实际开采过程中，为进一步保证开采效率以及煤资源具有良好的质量，通常选取历史较长的矿区实施，此类矿区地质条件较为复杂，核心体现在存在断层较多，且矿井地压较大，由于该因素导致矿区内部地质处于不稳定状况，无法保证煤矿开采安全性。周围水文和地质具有一定的复杂性，也会对煤矿开采造成影响，增加实际开采难度。

（2）开采困难性。

煤矿实际开采过程中，由于煤矿区域挖掘深度持续性加深，促使每个煤层地质结构不同程度受损，特别是顶板岩层，其变化凸显，提升围岩自身所受外应力。煤矿所在区域地质条件较为复杂，其中包含断层较多，薄煤层矿井占比重较大，对此类煤层进行实际开采过程中，对支护技术、选用的开采设备要求均较高。此外，矿井内部顶板、底板等部位出现较为松软状况，都会增加出现破碎风险。上述开采条件下，巷道实际掘进过程中，易出现变形状况，内部顶板和底板会产生一定程度收缩，增加巷道支护难度，形成前面掘进后面修补的恶性循环，不利于矿区开采生产安全性[1]。

2 复杂地质条件下煤矿支护技术应用的关键

2.1 掘进主要设备的选择

煤矿区巷道实际长度作为一个核心临界点，与综掘机和普掘机自身水平密切相关。通常状况下，依照相关技术要求及规范，普掘机适用于长度不超过300 m的工作面巷道，若开采巷道长度超过300 m则使用综掘机。上述分配主要是核心设备拥有自身优劣势，应根据实际开采状况选取合适的设备，确保设备机械性能及效率最大限度发挥。缩短施工准备时间，作为综掘机核心优势之一，为充分发挥其自身优势，提升实际开采生产效率，减少施工时间，需高度重视综掘机选择。实际选择过程中，应综合考量各方面问题，如是否适用于巷道断裂面、设备运行功率等，正确选择合理的综掘机，为采煤掘进提供保障[2]。

2.2 截齿选择要点

截齿选取通常在掘进设备后开展，截齿正确的选择，直接影响煤矿开采实际效率，为进一步保证煤矿开采可靠性，截齿实际选择过程中，应注意相关内容。

截齿型号、规格，应与上述选择的掘进机良好配合，提升煤矿开采生产效率；截齿耐磨性是选择核心内容之一，若选取耐磨性较低的截齿，无法在强度较大矿井下开展作业，影响煤矿掘进速率。耐磨性不佳的截齿造成其他器件更换频次增加，导致成本费用支出增加，若遇见岩层硬度较大、超过掘进设备工作范围状况，应选用爆破方式完成，保证设备实际运作安全性以及设备利用率提升。

2.3 临时支护设备应用

煤矿开采掘进过程中，一般依照煤矿掘进巷道实际状况选用可靠性较高的临时支护设备，其核心原理是依托综合型掘进设备液压系统完成，临时支护技术应用有助于提升开采工作效率，同时保证煤矿开采掘进安全性及稳定性，操作较为简易，深受开采人员青睐。实际应用临时支护设备过程中，需要系统性分析掘进设备，合理控制液压系统，确保发挥最大限值。液压系统自身主要由闭锁设置控制，应确保其自身稳定性。

3 复杂地质条件下煤矿开采掘进技术分析

3.1 直接破顶支护技术

煤矿开采实际过程中，若处于断层区域进行开采作业，其煤矿稳定性难以保证，尤其针对煤层地质松软的区域，危险系数较高，针对此种地质开采条件，选用直接破顶法应用成效较佳。直接破顶技术主要指根据煤矿开采实际状况，合理应用掘进机完成断层定不补破除，促使围岩存留稳定性优良的顶板，之后利用锚网锁完成支护。需特别注意的是，直接破顶支护技术实施过程中，对顶板岩石自身硬度系数具有较高的要求，岩石硬度系数不超过5、落差小于2时，无法进行支护，岩板易破碎。在坡度较大状况下，可选用直接破顶法，降低采煤掘进难度。

3.2 退后卧底技术

煤矿井下实际掘进过程中，若巷道内部出现断层持续性下移状况，如此难以保证开采人员安全性，为避免此种状况对开采工作造成干扰，可选用退后卧底技术。

（1）顶板整体结构具有良好的稳定性及完整性，煤矿巷道断面高程差值处于2.5 m内，可选用退后卧底技术，以此加强锚网和巷道强度，为开采工作有序推进提供保障。

（2）实际应用该项技术过程中，为确保施工作业的安全性，应根据现场施工状况，适当将掘进设备后移，通常建议将其后移15 m为宜。

（3）需掘进工作面坡度不超过自身坡度系数时，建议利用坡度不超过12°载坡作为卧底，以此完成支护作业，该技术在煤矿井下掘进过程中，核心应用优势有效降低对巷道内围岩结构不利影响，大幅度提升围岩结构稳定性。该技术工作量较大时，需耗损大量时间，所以工作人员需要根据现场实际条件，合理组织现场施工，确保高效、合理地应用该技术[3]。

3.3 锚杆支护技术

锚杆支护技术作为巷道高强支护方案核心构成，实际应用该技术过程中，施工工序包含三大模块，即锚杆组合、联结、加固。采煤掘进施工过程中，巷道施工会破坏原有岩层结构，造成其自身稳定性难以保证，为进一步保证巷道施工安全性，提升岩层结构稳定性，需要锚杆入驻可靠性较高的底层中互连联结，确保巷道围岩稳定性。

锚杆支护施工过程中，应根据开采掘进实际状况合理选取锚杆类型，并将其进行合理组合，在巷道内部形成组合梁和拱，有助于减少冒顶安全事故发生。锚杆加固作为最后环节，需根据采煤掘进实际状况，选取合适的锚杆群，确保巷道处于锚杆群作用下，形成一个闭合的承载体，保证锚杆整体质量。锚杆支护与液压支架支存在差异，锚杆支护核心强调充分发挥防御性支护功能，煤矿开采掘进过程中，锚杆支护应根据实际状况调整，确定支护方案时应对其周围岩层结构变化进行系统性勘查，掌握其全面的资料数据，保证支护方案适用性及合理性。

3.4 光爆锚喷网技术

光爆锚喷网技术核心原理是依托锚杆加固拱作用，对围岩薄弱区域予以修复改善，增强其自身抗剪力，增强对巷道支护强度。在巷道深部布设相应的加固拱结构，增强围岩自身稳定性，进一步防止巷道上方围岩出现松动、变形状况，保证开采安全性同时，提升掘进实际速率。同时，针对发生冒落风险较大的围岩，可选用锚杆悬吊功能，将其固定在特定坚固区域内，利用锚杆实支撑作用对其进行支撑，承载围岩产生载荷。此外，锚杆支护拥有较强的补强作用，将锚杆布设于巷道周围，一定程度降低巷道深处实际载荷，增强围岩实际强度。光爆锚喷网技术通过锚杆支护在岩层部位，与薄岩层联合形成组合梁结构，增强实际承载力，为煤矿开采安全性提供保障。

4 复杂地质条件下煤矿开采掘进技术应用实践

4.1 项目概况

某矿井有长达50年的开采历史，井下新老巷道纵横交错，各区域地应力相互叠加，特别是含煤复合顶板下完成后，高地应力造成巷道易出现变形、损坏等，出现前面掘进、后面修补的情况，不仅影响开采实际效率，且无法保证安全生产。矿井施工长度为630 m，断面呈现为矩形，宽度和高度分别是3 600、2 600 mm，掘进区域内五号煤层顶直接顶板为1.0～3.0 m的灰黑色泥岩，可平均采煤厚度为2.6 m。煤矿内地质条件复杂，局部顶板暴露发生浅部冒顶，影响实际掘进速率。

4.2 支护方案及形式

按照该煤矿地质实际状况以及围岩应力条件，若选用单一锚带网完成支护，则受原应力作用，巷道难以保持稳定，松动破坏从巷道上部开始，逐渐趋于下部和两侧，待其达到一定程度时，最终顶板垮落。为确保掘进安全性，通过岩层分析选择锚带网、缩支护。

顶锚杆选用高强螺纹钢锚杆，联合配备型号为L3600M4钢带，加挂规格为3 800 mm×1 000 mm菱形网；帮锚杆为螺纹锚杆配备规格为L2600M4钢带，加挂菱形网。顶、帮钢带处于同一直线上，中顶左右两侧800 mm为锚索，根据实际状况进行变更。该巷道三个月完成施工，月进尺为210 m，使用综掘进施工周期缩短1.5个月，为采掘接替、工作面回采节省大量时间，创造良好的收益。

5 结语

复杂地质环境下实施煤矿开采，不仅需要着重考量开采效率，且需要对实际开采环境进行考量，制定有效的安全保护措施，保证煤矿开采掘进有序实施。因此，应根据实际状况选取合适的支护技术，保证开采工作顺利推进，提升煤矿开采安全性。