煤矿掘进支护技术在复杂地质条件下的应用

鲁建明

摘要：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。

关键词：煤矿;掘进支护技术;复杂地质条件;应用

引言：随着社会与科技的发展，我国现今的生产力较建国初期发生了翻天覆地的变化。生产力的增长离不开能源的支持，在我国目前的能源供应体系中，煤炭能源依旧占据着相当大的比重。能源的大量使用导致了巨大的煤矿开采压力，也对煤矿的开采技术提出了更高的要求。而在煤炭资源方面，虽然我国的煤矿资源储量处于世界领先地位，但整体的储备状况却不容乐观，超过九成的煤炭资源仍需要通过井下采掘来进行获取，加上井下作业难度较大，安全事故时有发生。掘进支护技术是对井下作业形成保障的关键性技术，应用该技术能够有效保证井下作业的安全性。

1煤矿掘进的难点分析

（1）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。（2）易开采区往复杂开采区 发展。煤矿开采事业在我国已经开展多年，随着社会的发展以及对煤矿资源的需求，推动着煤矿开采朝着更加复杂的方向发展，对整个煤矿开采技术来说是一个巨大的挑战。相关的煤矿开采人员要开始重新审视煤矿的具体情况，了解煤矿开采中的细节以及探讨复杂地质背景下煤矿开采技术之间的变化[1]。总之，在简易区的掘进与在复杂地质下的掘进支护技术有着很大的差别，需要人员做好相应的应对措施，深入的发展掘进支护技术。（3）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。（4）危险性大。在开采过程中，要求开采 方进行多方面的协调与配合，而在地质环境相对复杂的环境中，协调配合的难度无疑更为巨大。为了保证开采效率，开采方又难以大幅度降低开采速度，因此现场作业的难度便又增加不少。一旦配合协调不当，安全事故便会因此发生，而一旦发生安全事故，后续开采的难度又会随之增加，这也在一定程度上体现了掘进支护技术的重要性[2]。

2煤矿掘进支护技术在复杂地质条件下的应用

2.1合理選用相关机械设施

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。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。

2.2截齿选择

截齿是掘进作业的直接设备，其整体工作性能直接决定了掘进作业的效率和质量，目前来看多数截齿本身能够适应多数岩层，但是由于复杂地质环境下岩层具体性质随掘进工作的进行会发生较大变化因此仍值得重点注意截齿的选择，目前掘进机上常见的截齿种类包括U75/S100/S120/S150等类型，其硬度相对较大，但是对于特别坚硬的岩层而言，一般不推荐使用截齿，根据实际情况选择其他方式处理特别坚硬岩层能够保障安全。

2.3临支加U钢法

在断层区域内围岩整体受到了较大的摩擦与挤压，岩性整体已经非常破碎，在进行掘进施工时，需要采用临时支护的方式对巷道进行强化。从掘进支护实践来看，临时支护应当选择使用U型钢协同锚杆支护的方式，

可取得较好的支护效果。在具体实施时，还需要充分结合锚杆、锚索等临时性支护措施，对围岩开展深层加固。特别是在深部复杂环境下，很多区域的围岩已经表现出分层破坏的特点，这就导致若仍旧采用传统的单一支护方式，不能实现对掘进支护的较好保证，需要及时采取相关的措施进行支护强化，形成复合型支护结构。

2.4直接破顶掘进支护技术

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。

2.5科学选择掘进支护设备

首先要针对煤矿做好详细的前期分析与规划，制定好科学合理的开采方案。然后在选择合适的设备进行煤矿开采的每一项作业。最后，针对巷道长度来进行掘进设备的选择，提升设备的使用效率[3]。一般来说有两种掘进设备：①普通型的掘进机，适用于小于300m的巷道。②综合性掘进机，主要用于大于300m的巷道。综合性的掘进设备能够有效的提升煤矿的开采掘进效率，对于整体开采效率来说有着辅助提升作用。但是具体的掘进设备选择还要看实际的煤矿巷道情况，需要相关技术人员做好地质情况、外界影响因素的分析，才能实现设备的最优配置。

2.6退后卧底法

如果在实际掘进施工的过程中巷道断层发生下移，也可以选择使用退后卧底法支护以对开采人员的安全作出保障，若断层落差距离小于或者等于2.5米，在加固方式的选择方面应当使用支护围岩完成支护[4]。在使用支护围岩的过程中需要注意，掘进机应后退15米，同时若巷道作业地点的坡度应相较于现场坡度更小，在施工作业时务必需要留下坡度小于12度的载坡，此坡可成为巷道卧底，后续也需继续后退再进行卧底，巷道高度需严格按照标准来完成。

结束语：为了提升煤矿的供需，不断的提升煤矿掘进支护技术是必然的趋势。因此，相关煤矿开采人员要做好相应煤矿掘进支护技术的应用研究，尤其是在复杂地质条件下的应用要不断的提升。首先，要清楚复杂地质条件下掘进支护技术的特点，并了解当下技术的应用现状。然后，基于实际的情况进行探讨分析，不断的引进先进技术进行支护技术的提升，保障煤矿开采量，促进煤矿行业的不断发展。

参考文献：

[1]李少华.复杂地质条件下的采煤掘进支护技术分析[J].中国战略新兴产业，2019（30）：115.

[2]孙亚军，陈歌，徐智敏，等.我国煤矿区水环境现状及矿井水处理利用研究进展[J].煤炭学报，2020，45（01）：304-316.

[3]李晓晖.复杂地质条件下的掘进支护技术及其应用探讨[J].石化技术，2020，v.27（04）：297-298.

[4]李海涛.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术应用研究[J].石化技术，2020，27（09）：219+229.