基于复杂地质条件煤矿掘进支护技术的探讨与有效应用

基于复杂地质条件煤矿掘进支护技术的探讨与 有效应用

吴寻云

四川川煤集团华荣能源公司小河嘴煤矿 635000

摘要：随着小河嘴煤矿开采作业的地质条件的日益复杂和危险，掘进支护技术的重要性和必要性逐渐显现。有鉴于此，为进一步保障掘进作业的安全和开采生产的效率，需要重点关注煤矿掘进支护技术的应用，分析工作开展的实际难点，合理选择支护技术，煤矿掘进作业的顺利开展。

关键词：复杂地质条件；煤矿；掘进支护技术

随着当前市场经济的发展，对煤炭的需求不断增加，煤矿企业不断加大对煤炭资源的开发力度，开采深度不断扩大，但地质工程条件将越来越复杂多变，将对煤矿的稳定性和安全性产生重大影响，为了充分保护整个工作面的安全可靠，应采用适当的支护技术措施，必须确保在掘进工作面要有可靠的支护技术，以进一步稳定和确保煤矿开采的安全与质量，提高开采效率。

一、煤矿掘进支护概述

小河嘴煤矿掘进工作面安全主要措施之一是取决于对掘进工作面顶板支护措施的及时跟进，因为随着煤矿的不断开采，煤矿资源的减少，地下空间越来越大，支护质量的需求也越来越大。如何保证支护工作始终如一、实时地满足施工性能要求，是企业面临的重要问题；只有保障巷道顶板的安全，才能定期开展安全生产工作。因此，有必要研发掘进支护技术以提高煤矿线路安全水平。目前，小河嘴煤矿在生产过程中，支护技术不足的现象依然存在，存在支护技术落后、配套设备落后的现象，这也是目前煤矿企业支护工作中的短板。

二、复杂地质条件下煤矿掘进难点及支护技术分析

（一）复杂地质条件下掘进困难

1.巷道掘进维修工作繁重

在煤炭开采过程中，地质条件越复杂，越容易出现开挖后修复问题。特别是煤层及其上层地质较软，巷道顶板易发生破裂而垮塌，严重影响了巷道掘进的水平，不能保证掘进生产的性能和效率；复杂的地质条件会加速巷道顶板和底板的大面积收缩，从而导致巷道严重变形，巷道掘进维修工作更加繁重。

2.煤层地质结构破坏

随着开采深度的增加，煤层地质条件更为复杂，煤层地质结构更容易受到破坏，导致上部岩石发生变化，压力增大，沉积层易损性增加，支护工作和难度增加并威胁开采作业安全。

（二）支护技术分析

1.煤矿巷道

煤矿井下开采环境比较恶劣，给作业带来很大困难。巷道主要起到煤炭的输送、排水、通风、行人和提供开采空间环境的作用，即一方面为煤炭开采开辟了地下生产通道和空间，另一方面为煤炭开采提供了一些基本条件。煤矿巷道是地下通道，如果不进行适当的支护处理，这将严重危害煤矿作业的安全，不仅会给操作者带来安全问题，也会给煤矿企业甚至是社会带来严重负面影响。

2. 掘进支护

掘进支护主要是巷道支护，可以提高巷道的稳定性和安全性。巷道支护材料主要有木材、石材、混凝土（砼）和锚杆（索）喷等，随着时代的不同，煤矿使用的支护材料也发生了变化。使用木材进行支护工作也存在很大的安全隐患，木材强度不强，受外界条件影响容易损坏，支护效果小；石材和混凝土（砼）强度比木材好，服务年限较长，但也容易损坏且工程量大；目前使用的锚杆（索）喷强度高，操作简单，工程量小，其服务年限长。

三、煤矿掘进支护技术的应用

（一）掘进支护的长度影响着机械设备的选择

在掘进过程中，要根据巷道掘进的长度选择机械设备。施工期间的机械设备，选择综合型掘机还是通用型掘机，除了设备能力的不同作为选择依据外，更要注意巷道掘进的长度。一般来说，如果巷道掘进长度小于300m，采用通用型掘机较为合适，综合型掘机比较适合300m以上的巷道掘进，这也与施工技术的选择有关^[1]。在同等条件下，使用综合掘机进行巷道掘进，可以大大提高施工效率。开采人员需要充分了解掘进技术在不同形式下的使用条件和方法，才能保证综合性掘机的使用可以更好地满足施工要求。此外，工程技术人员在选择和确定掘进机类型时，必须充分考虑当地的工作条件，要根据煤岩硬度、路段、路长不同，选用不同型号的综合掘机。

（二）截齿的选择

截齿的选择在煤矿掘进支护中也很重要，其中截齿的合理选择也很重要。耐腐蚀性是判断截齿是否适用的关键因素。耐磨性越大，截齿适宜性越高，反之就越小。耐磨性高的截齿在煤矿隧道掘进过程中消耗少，使用寿命长，因此可以通过保证施工质量和进度来降低施工成本^[2]。值得注意的是，在岩石硬度高的情况下，依靠掘进机的技术是不可能完成巷道掘进作业的，都应先进行爆破处理，再继续施工，对保证施工质量、设备和人员的安全都是必要的。

（三）临时支护技术的使用

巷道的永久支护前必须先进行临时支护，在综合掘进机掘进的巷道里使用临时支护技术的实际关键在于使用综合掘机液压系统，在施工过程中，实现并保证设备与设备连接系统的稳定性是非常关键的。一般来说，在巷道的掘进中必须进行临时支护，综合掘进机液压配置可以达到更加明显的效果，可以有效保障煤矿开采作业的安全。

（四）掘进机施工技术的使用

煤矿掘进面临各种技术难题，对巷道掘进机原有设备进行创新，特别是对掘进机施工参数和工艺的深入研究，可以有效解决这些问题，如减少掘进机的工作阻力和使用爆破的频率。在当前的掘进过程中，必须避免穿插爆破，严格对爆破空间进行科学计算与选择，以保证后续工作的顺利开展。

（五）综合掘机配套系统的使用

在煤矿开采过程中，综合采掘机械应用中经常出现系统运行问题。只有提前预防这些问题，并建立完全有效的管理体系，才能解决这些问题。在弯带传动作业的主衔接中，为了提高条带的效率，可以选择大角度、大距离和小角度对应的路径。除了在工作中减少皮带磨损，保证采矿工作的顺利完成外，皮带底部还可以安装自动卸料装置，也可有效提高施工操作安全性。

四、复杂地质条件下煤矿掘进支护技术的应用

（一）后退卧底法

煤矿巷道支护施工中，如果巷道顶板有缺陷和向下移动，可采用后退卧底法支护方式，以保证施工安全。当巷道拆除落差在2.5m以内时，且直接顶强度较高时，而断层的顶板牢固完整，此时，锚固技术可用于加巷道周围的岩石，增加其强度和耐久性^[3]。通常，对围岩进行支护时，掘进机工作应后退15米左右，以保证有足够的施工空间。如果掘进机施工的坡度小于地面的坡度，防止停机，防止掘进机滑坡，应该在此地设计一个约12°的坡度的荷载结构作为掘进机下方支撑，保证巷道高度及配套设计能满足相关要求^[4]。

（二）顶板直接破顶法的应用

顶板直接破顶的方法是指用小炮方式爆破或直接割去顶板破碎的岩层，只留下坚硬的围岩，并用锚网索支护围岩；如果顶板断层的岩层的落差小于2m或顶板岩层硬度系数小于5，说明岩层很脆，很容易破碎，所以不能使用掘进机直接支护，而用顶板直接破顶的方法。此外，煤矿在开挖过程中，通常存在较大的侧坡，可采用直接破顶法进行支护。

（三）U型钢法在临时螺栓支护上的应用

在煤矿掘进过程中，如果缺陷落差过大，容易造成巷道破裂甚至坍塌，对开采工人的安造成严重的威胁。在这样艰苦、危险的工作环境中，必须充分利用U型钢架，为破碎的岩石提供有效的临时支撑。在此过程中，必须注意使U型钢架与螺栓座的结合良好，并保持螺栓座适当的倾斜角度。此外，加固围岩可以进一步提高临时支护的强度。

结语：

当前，我国煤炭开采业蓬勃发展，工业和生活对煤炭的需求也在逐年增长。但是，随着地质形势的日益复杂，煤矿掘进的安全无法得到有效保障。此时，利用分析方法在复杂地质条件下积累矿物至关重要，是煤矿企业更加经济、安全地建设煤矿的重要保障。

参考文献

[1]李延辉, 吴晨鹏, 刘栋林. 复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术研究[J]. 科技风, 2018(14):1.

[2]李国林. 浅谈煤矿掘进支护技术在复杂地质条件下的应用[J]. 当代化工研究, 2021(14):2.

[3]王嘉祥. 复杂地质条件下煤矿掘进支护技术应用的研究[J]. 石化技术, 2020, 27(3):2.

[4]张凯. 复杂地质条件下煤矿开采掘进支护技术研究[J]. 矿业装备, 2020(5):2.