分析复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术的应用

马爱全

(山西宏厦第一建设有限责任公司，山西 阳泉 045008)

引言

在工业现代化发展的推动下，工业生产对煤炭资源的需求量不断增加，煤炭资源开采力度也在随之加大。对于一些大采深矿井来说，在开采深度不断增加的情况下，其面临的地质构造条件也越来越复杂，顶板压力越来越大，这些都对煤矿掘进生产带来了很大的困难和挑战。为了实现在復杂地质条件下煤矿的安全掘进，必须要根据地质情况采取可靠而有效的支护措施，才能减少掘进中发生安全事故的可能性。目前，针对断层等复杂地质条件下的掘进技术主要有直接破顶法、退后卧底法、锚杆临时加U型钢架法。这些掘进技术的合理应用为煤矿掘进安全生产提供了有力的技术支撑。

图 施工图

一、煤矿开采过程中可能存在的影响因素

随着社会整体经济的不断发展，我国对煤炭能源的需求量不断提升，在地质条件复杂、煤炭资源匮乏等因素影响下，我国煤炭开采行业迎来了较为严峻的挑战。煤炭实际开采过程中，为保证开采效率和质量，技术人员应该对地质条件进行充分考量，根据实际情况采用具有针对性的支护技术，进而实现煤炭的有效生产。

由于地质条件的影响，煤矿开采过程中经常会出现各种问题，例如井巷围岩松散导致的破碎现象、地下水浸蚀导致的巷道软化等，这一些列问题为煤矿巷道支护带来了很大难度。在进行巷道挖掘时，若围岩强度较差，很容易对巷道的稳定性造成影响，并且在进行煤矿断层开采时很可能出现地质变化，降低岩层的稳定性。不仅如此，巷道支护柱的结构业余煤矿开采的安全性息息相关，例如，当采用开放型结构时，若出现压力过大、压力集中等问题，则很可能引发安全事故，对煤矿开采工作的质量和效率带来严重影响。

二、复杂地质条件下掘进过程中存在的问题

随着对煤炭资源需求的增加，对煤炭开采的深度提出了更高的要求，这对煤矿的地质结构造成了极大的破坏，进而影响了煤矿顶板的整体岩性，并增加了煤层的顶板。周边地区。岩石的应力大大增加了煤矿开采的难度。此外，在采矿过程中，经常会出现一系列断层构造。这些结构很容易影响岩层结构的整体稳定性，出现裂纹问题，增加顶板压力并影响隧道工程的整体质量。

1.易于挖掘和修复问题

在煤矿开采过程中，面对复杂的地质条件，有必要提前完成开挖工作，及时修复巷道底板，以确保后续工作的有效实施，但这会影响到整体的效率。煤矿开采工作。这称为前部维修。在复杂地质条件下的煤矿开采中，特别是在软煤层或项目底板位置的采矿作业中，很容易发生前向开挖和后续维修的问题，这些问题往往会造成破碎问题，不仅会影响巷道开挖和开采的有效开展。煤矿巷道的形成，但会影响煤矿的整体开采效率。另外，在采矿过程中，巷道的顶层和底层极易收缩和变形，这将加速巷道的变形。因此，尽管前开挖和后修复方式为有效地进行煤矿开挖工作提供了保证，但它大大增加了煤矿开挖工作的总量。

2.围岩问题

首先，在复杂的地质条件下，煤矿巷道围岩位置不稳定，当巷道支护强度不能满足有关标准要求时，极有可能发生煤岩层破裂的问题，对煤层破坏产生不利影响。煤矿安全驾驶；其次，在煤矿开采过程中，地质条件的复杂性将对煤矿巷道围岩的支护强度产生一定的影响，进而影响巷道的整体稳定性，掩埋煤矿安全隐患。后期采矿工作的有效发展；再次，当隧道周围有地下水时，周围的岩石会因地下水的侵蚀而软化，从而影响支护的安全性。最后，在复杂的地质条件下可能存在断层结构，影响岩层的整体结构，并且顶板将承受相对较大的压力，不利地影响了隧道支护的安全性。

3.巷道横截面

煤矿驱动技术在煤矿开采过程中的应用对煤矿巷道的断面和尺寸提出了更高的要求。巷道的断面直接影响煤矿的整体利用率，因此巷道的断面应做成矩形，这样不仅可以将巷道技术充分应用于煤矿开采，而且可以保证为采矿速度。另外，巷道的大小直接影响煤炭开采的整体效率。这需要在确保巷道安全的基础上保持大断面状态，为以后的施工中使用大型机械和设备提供安全的环境，并提高采矿工作的效率。

三、复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用

1.合理选择机械设备

通常情况下，煤矿开采之前需要实现对巷道进行研究分析，并结合自身实际情况选择最为合理的机械设备。

首先，巷道挖掘过程中，选择合理的机械设备能够在很大程度上提高工作效率，缩短巷道开采周期。通常来讲，当巷道长度小于300m时，为降低开采成本，应该选择普通挖掘机，从而获得低成本高回报的应用效果。若巷道长度大于300m，这时可以结合自身实际情况选择综合挖掘机，缩短挖掘周期，提高开采效率。

其次，在地质情况相对复杂的条件下，进行煤矿开采时若应用综合挖掘机，则需要注意两方面问题。一方面需要注意煤矿围岩的强度，另一方面需要对巷道斷面、挖掘机维修量等情况进行合理判断。在对诸多因素进行反复分析对比之后，选择最为合理的挖掘机，进而保证开采工作能够顺利稳定进行。

最后，为保证煤矿开采工作的效率和安全，挖掘机截齿的选择也是一项需要重点关注的问题。在进行挖掘机截齿选择过程中，除保证截齿质量之外，还需对其耐磨程度、适应性、强度等方面进行准确判断。若截齿的强度较高，其不仅能够在很大程度上提高掘进工作的效率和质量，并且还能够有效降低截齿的磨损，从而达到解决开采成本的目的。除此之外，若地质情况特别复杂挖掘机无法有效作业时，不可进行强行掘进，可以采用爆破等科学的处理方法进行解决，进而保证后续的掘进工作能够顺利进行，同时保证机械设备的质量。

2.构建科学支护体系

煤矿开采过程中，若所处地质环境比较复杂，需将煤矿的掘进技术与施工工艺进行有效结合，根据实际的地质环境和多方面因素条件，对整体开采环境进行分析与判断，在获得判断结果的基础上构建科学的评估体系。在进行煤矿掘进支护体系的建立时，为保证煤矿掘进工作的稳定性和持续性，需要借助液压掘进设备，并且采用边坡支护的方式将支护作用发挥到最大化。在煤矿掘进开展过程中，还需要对机械设备的稳定性以及安全性进行充分考虑，严格考量系统的闭锁装置，进而保证在降低工作量的同时，保障掘进工作能够顺利进行。

不仅如此，除构建合理的煤矿掘进支护体系之外，还需要根据煤矿掘进的实际操作水平以及实际操作情况合理计算支护临界点。同时，根据支护临界点的计算结果选择最为合适的掘进机械，保证掘进效果能够达到理想效果。另外，在实际煤矿掘进过程中还需注意一项问题，即地质条件会随着掘进深度的提高而发生一定程度上的改变。通常情况下，煤矿掘进都采用立井开拓、斜井开拓、平硐开拓三种方式，进而保证开拓效率，提高煤矿开采质量。

3.加强综掘机配套系统管理

利用综合挖掘机进行挖掘时，若地质条件比较复杂，则需结合实际开采情况构建合理的施工机制体系，提高煤矿掘进支护技术的管理水平。同时，还需要借助监控技术对整体掘进系统进行全面监督，保证能够对地质环境的变化情况有着准确的掌握。不仅如此，随着掘进深度的加深，地质条件也会随之发生变化，为有效保证煤矿掘进工作的稳定性，需要对掘进体系进行合理的分析以及管理，以此制定具有针对性的掘进模式，保证掘进工作能够顺利进行。最后，还需要保证掘进机制的现代化程度，提高施工队伍的整体水平，借助人性化管理方式、以人为本原则，在最大程度上实现煤矿施工工艺的创新和优化，进而保证煤矿开采工作的有效性以及安全性。

4.截齿的选择。截齿选择前，应充分了解区域煤层及岩层的硬度，对于硬度较小的煤岩层可使用掘进机截齿进行切割，截齿必须要有足够的耐磨强度，以保证掘进机的截割速度；对于硬度较高，超过掘进机截割能力的煤岩层，应考虑采用爆破等方式，避免强行切割而加剧设备截齿等部件的磨损。

5.过断层的锚网支护技术

(1)直接破顶法

断层地带顶板场存在较多松散围岩，其稳定性很差，极易发生冒落，对生产造成威胁。对于顶板存在较多松散围岩的，可采取直接破顶法先对松散围岩予以清除，留下稳定性较好的围岩，以确保顶板稳固，消除事故隐患，之后再采取锚网索等支护措施对顶板进行支撑加固。

(2)退后卧底法

退后卧底法较适用于岩层坚固且完整，断层落差比较小的区域，可在一定程度上保证断层的完整性和稳定性，提高掘进施工的安全系数，

(3)锚杆临时支护加U钢支护

使用该种支护时，应合理布置锚杆间距，并确保支护的及时性，以充分发挥锚杆支护与U型钢支护的优势，使两者有机结合，保证临时支护的稳定性。

结束语

综上所述，采矿过程受矿山复杂的地质条件影响很大。这些复杂的地质条件，例如断层和褶皱，很容易使周围的岩石弯曲和变形。在深井巷道开采时，传统的支护技术存在很多缺陷和不足，使支护无法满足实际需求。因此，必须进一步研究适合当前实际情况的新的和新的支持技术。另外，在选择支护方式时，应根据其围岩的实际情况进行开采，以保证采矿项目巷道开采的安全。