复杂条件下掘进工作面支护技术研究

秦云龙

（汾西矿业集团柳湾煤矿，山西 孝义 032300）

我国采矿行业整体发展速度不断加快，在采矿工作过程中所使用的技术方法也在不断优化和完善，但是在实际工作过程中遇到一些比较复杂的地质条件，掘进工作面的安全性问题仍然没有得到全面解决。以现阶段我国采矿工作要求和标准进行分析，传统形式下的煤矿井下掘进工作面支护技术方法，无法满足大规模采矿工作的要求和标准，因此在煤矿开采工作过程中需要对更加先进的支护技术进行合理使用，同时要有效做好复杂地质条件的勘察和分析工作，保证掘进工作面各项工作的安全稳定进行，保证煤矿井下工作人员的人身安全。

1 复杂地质条件下掘进工作面支护技术应用情况

在近几年的发展过程中，我国煤矿开采工作面支护技术的使用，主要是以锚杆支护技术为主，通过锚杆支护技术的应用，可以有效提高整个煤矿井下巷道的支护工作效果，同时降低支护工作成本以及人员的劳动强度，加快整个煤矿工作面的掘进工作效率。随着煤矿开采深度的不断上升，在开采工作过程中掘进工作面所面临的复杂地质条件越来越多样化，煤矿巷道围岩结构的稳定性不足，同时整个受力环境越来越复杂，对整个井下工作安全性造成了比较严重的影响。在掘进工作面的支护工作当中，锚网支护巷道经常会产生大量锚杆、锚索破坏性问题，对整个放倒的安全性造成了较大的影响[1]。

在面临一些比较复杂的地质环境下，因为煤层的埋深量不断加大，在掘进工作面开挖过程中动压掘进工作作用会造成巷道的应力加大，造成巷道产生明显的位移松动以及出现锚杆锚索断裂等问题。通过对现场工作信息收集之后可以看出，复杂的地质环境条件下煤矿巷道因为周围岩体受力条件出现变化，整个围岩结构的稳定性也有所下降，同时掘进巷道和围岩之间的结构面夹角结构面的密度相互之间的结合情况，以及主体围岩结构受力方向会产生明显的差异，造成巷道周围围岩结构出现明显的变形，对整个煤矿掘进工作面各项工作开展造成了一定的干扰和影响，同时也对整个锚网支护设计以及支护工作效果造成困难。对此，煤矿开采工作单位必须要针对复杂地质条件进行全面分析，对掘进工作面支护技术进行进一步优化和完善，充分保证煤矿井下掘进工作的顺利进行[2]。

2 复杂地质条件下掘进工作面支护工作原则分析

第一，要充分做到一次性支护到位，最大程度上控制周围围岩结构变形问题所产生的影响。锚网支护主要是以主动支护技术为主，需要保证一次性支护完成有效，控制围岩结构产生严重的变形问题，需要尽可能避免出现二次或者以上重复性支护工作。一方面，可以全面实现矿井内部的集约、高效以及安全生产活动，为整个掘进工作面正常工作提供安全保障，另一方面，通过锚网支护技术的应用，其主要特点是保证支护完成之后整个掘进工作面的稳定性可以得到充分保证，如果围岩结构进行反复多次的破坏和再施工，整个掘进工作面的支护工作效果会受到明显的影响，进而会形成比较严重的安全隐患。

第二，要有效遵循预应力控制工作原则，充分做好掘进工作面的主动支护工作。预应力施加是锚网支护工作的关键技术要点，主要是区分锚网支护技术属于被动支护还是主动支护的参考工作标准，要充分保证预应力达标状态下锚杆支护工作，才可以实现良好的主动支护效果，充分发挥出锚网支护的功能和作用[3]。首先，需要通过现有的技术方法，对锚杆施加足够的预应力作用；其次，通过锚杆配件的使用，可以保证锚杆的加固预应力得到充分发挥，以此来有效扩大锚网支护应力的作用和范围，有效提高锚网支护工作的整体性和稳定性。第三，要有效遵循“三高一低”的支护工作原则，加快掘进工作面的工作速率。“三高一低”主要指的是高强度、高刚性程度、高稳定性以及低支护密度的工作原则。在掘进工作面的支护工作当中，需要有效提高锚杆材料的强度和刚性程度，避免材料在使用过程中出现受力破坏问题，在保证支护系统的整体使用有效性和稳定性的情况下，控制支护材料的使用密度，有效降低单位面积锚杆材料的使用数量，提高掘进工作面的掘进工作速率。

3 复杂条件下掘进工作面锚杆支护技术分析

3.1 锚杆支护工作方案

需要基于复杂地质条件下的围岩结构以及煤层条件，制定出合理的支护工作方案，在锚杆支护工作当中需要确认锚杆参数情况，其中主要包含锚杆的长度、直径、间距以及角度大小等。其中比较常见的煤矿巷道锚杆，主要设置为梅花型排列形状，中间位置锚杆设置在煤矿巷道的中心线，两边位置的锚杆距离顶廓线200～300 mm，锚杆之间的间距大小为0.5～1.2 m，锚杆的角度设计需要保证中间锚杆和水平面之间的夹角为90°，两边位置的锚杆需要保证与水平面之间形成70°夹角，中间位置的锚杆间距地面不超过1.0 m，侧向位置的锚杆不能超过2 m。在掘进工作面锚杆布置过程中，主要是采用丁字形排列，锚杆之间的间距不能超过1.2 m。在锚杆支护工作当中需要对不同类型的锚杆材质和锚杆型号进行合理选择，由于需要支护工作力度不同，受到岩体性质等方面因素的影响，所使用的锚杆质量也存在一定的差异性[4]。最后，需要合理选择锚固剂。在支护工作开始之前需要有效做好拉力测试工作，保证锚杆加固工作效果，同时降低工程施工成本，保证掘进工作面的整体支护工作安全性。

3.2 锚杆支护技术要点

在针对掘进工作面进行锚杆支护技术的使用过程中，需要充分明确整个支护工作任务流程以及确认先后工作的顺序。首先，需要确认分层分段开挖工作流程，要保证随时开挖随时支护。在完成第以步工作之前，不能直接进行下一层土层的开挖工作，在使用机械开挖工作当中防止出现严重的塌陷情况，可以对开挖完成之后的岩体表面喷射混凝土材料，并且在混凝土充分凝固之后再进行后续的钻孔工作，同时也可以通过安装钢筋网片，在喷射混凝土面层之后再进行钻孔同时设置土钉。在钻孔施工过程中要保证上下左右的角度符合支护工作要求，避免出现角度过大或者过小等情况，其次，在支护工作过程中需要避免出现锚杆孔洞深度不足，注浆管在正式开始使用之前，需要有效检查是否产生明显的破裂和堵塞问题。在注浆工作之前需要使用水引入，用水充分湿润输浆管道。灌浆工作结束之后需要及时清洗输浆管道以及灌浆设备，然后再进行混凝土喷射工作，初次紧固的情况下需要保证时间完全达标，并且在工程施工完成之后需要对其实施二次加固处理，避免锚杆固定程度不足，最后需要有效做好成品防护工作，完成锚杆安装工作[5]。

3.3 锚杆支护工作中的注意问题

在支护工作过程中必须要严格依照标准的支护工作流程来进行操作，在钻孔工作之前需要先做好敲帮问顶工作，禁止出现空顶作业情况，然后将钻孔完成之后内部的大量积水和残渣进行彻底清理，必须要严格依照标准的角度来进行钻孔工作。相关工作人员在工作过程中需要合理佩戴防护手套，避免和皮肤之间形成直接接触，同时要避免出现明火问题和影响。锚杆支护工作结束后需要对整个支护工作过程、施工过程进行必要的安全监测，在监测工作当中需要从所使用的材料设备、操作方法、施工流程以及人员的专业技术等几个方面来进行严格控制，其中比较常用的安全监测技术方法，主要包含表面位移离层仪、锚杆测力计、多点位移计等。通过有效判断锚杆的实际受力条件，检查煤矿巷道顶板的压力大小以及周围围岩结构的位移情况，判断是否存在严重的安全隐患，有效控制报警器发出警报信号，预防安全事故的产生。

4 结语

在面临一些比较复杂的地质环境条件下，煤矿井下的掘进工作面支护工作，非常关键，需要引起相关煤矿开采工作单位的高度重视，在实际工作当中需要有效结合复杂地质条件情况，对锚杆支护技术方法进行合理使用，严格依照标准的操作流程提高掘进工作面的支护工作效果和稳定性。