煤矿掘进支护技术在复杂地质条件下的应用

李飞

(河南神火集团煤业公司刘河煤矿，河南永城476616)

摘要：探讨了复杂地质条件下煤矿掘进难点，然后从机械设备的选择、截齿的选择、临时支护技术、掘进机开门施工技术、综掘机配套系统五个方面仔细地阐明煤矿掘进支护的关键技术，最后从直接破顶法应用、后退卧底法应用、锚杆临时支护U钢法应用三个方面阐述了穿越断层锚网的支护技术应用。

关键词：复杂地质条件;煤矿掘进;支护技术

doi:10.3969/j.issn.1006－8554.2016.07.064

我国具有非常丰富的煤炭资源，地表之下150～600m的范围之内储存着大多数的煤炭资源，因此，开采活动均多运行于地下。地下开采过程中，必须涉及到一定数目的掘进巷道，唯有建成掘进巷道才可以充分确保开采活动的顺利进行。我国煤炭分布广泛，开采过程中往往会遇到一些问题，尤其是不同的地质条件，情况非常复杂，从而对该项工作造成很大的阻碍。

1.1　地质结构受损

在复杂地质条件的区域中，由于开采进度与深度的逐渐推进，会对煤层地质结构造成破坏，在这种情况下，顶板岩性也将有所改变，最终导致围岩应力逐渐增加。

1.2　前掘后修任务非常繁重

地质条件复杂的环境下进行开采煤矿，前掘后修同样是非常普遍的问题之一。某些区域煤层及其顶底板相对较软，一不留神将出现破碎，对巷道成型产生负面作用，从而制约着施工进度。掘进的时候，顶底板将出现非常明显的收缩，使得变形问题更加严重。因此，为确保采掘有序推进，掘进以后必须尽快进行修补，使得掘进任务量明显增加。

1.3　开采薄煤层面临的安全问题

许多煤炭资源地带，具有大量的薄煤层。在开采这种煤层的过程中，必须按照巷道回采技术，主要是注重煤巷与半煤岩巷，切实加强对它们的支护。掘进半煤巷的过程中，这一个环节对技术与支护设备具有相对严格的要求，所以，操作者一定要充分保障其安全性满足要求，在这个前提条件下，才可以进行掘进与开采。

2.1　科学合理地选择机械设备

具体施工过程中，巷道长度决定着设备的选择，这是首先需要考虑的一个因素。按照其长度与机械的能力高低来选择用普掘机或者综掘机。通常情况下，对于前者来说，其往往对300m以内的巷道较为适用，而后者则对300m以上的巷道较为适合，这和施工工艺、设备所具备的特征存在联系，后者的引入能够减少施工准备时间。仅仅决定使用哪一种工艺则可以有效符合施工条件。不仅如此，相关职工必须按照具体的施工情况具体对待，深入进行分析，仔细研究在施工过程中应使用哪一种设备机械，各种环境条件下适用的综掘机类型有所区别，例如施工长度的大小、煤岩硬度的区别以及断面特点的区别等，上述一系列因素都是相关职工必须认真分析的问题。

2.2　选择合适的截齿

选用科学合理的截齿同样属于施工中十分关键的一环。其中，耐磨度是判断截齿适用性高低的重点指标。要是截齿具有相对较高的强度，掘进施工过程中可以降低磨损，这样可以缩减施工费用，提高工作进度，同时还能充分确保工作质量。要是面临复杂的地质条件，同时岩石硬度相对较高，此时，综掘机所具有的性能已经无法有效地满足工作需求，基于此，为确保设备的安全，必须先进行相应的爆破处理，防止应用机械对岩石进行切割。

2.3　临时支护技术

归根结底，对于综掘机来说，其主要通过液压系统来运行。所以，在具体的施工当中必须综合分析系统稳定性与设备闭锁装置。通常情况下，临时支护时使用其配置的液压锁可以实现非常理想的成效，能保证掘进的可靠性与安全性。

2.4　掘进机开门施工技术(www.xing528.com)

在具体施工时，会面临一系列的技术性问题。为科学合理地处理好该类问题，必须对传统的掘进机进行不断创新，在此基础上，探讨开门施工技术，最大限度地降低具体操作过程中的工作阻力，掘进过程中尽量不应用爆破方式。例如，在掘进机施工过程中，设备运输量处于40t左右，两者高度差必须保持在100m附近;另一方面，在具体的施工过程中需要最大限度地防止应用穿凿放大技术方法，需要在科学选取爆破空间的前提条件下进行后面的工作。

2.5　综掘机配套系统

选择综掘机进行施工的过程中，也会面临许多系统运行与管理等方面的难题。为有效处理好该类问题，在施工之前需要制定合理的管理体系，这是工作中的必然选择。例如，通过弯皮带输送作业过程中，能够选择以大角度、长距离为主，小角度为辅的掘进方式来施工，这样做可以明显改善皮带运行效率。不仅如此，将自动卸料装置配置在尾部，既可以降低操作时候的磨损，也可以提升掘进的安全水平。

3.1　直接破顶法

顾名思义，即通过掘进机进行直接冲击，同时将断层顶部破除，只剩下材质比较稳固的围岩，然后通过锚网索对其进行支护。在这里，就顶板岩石来说，要是其硬度在5以下或者落差在2m以内，那么就暗示着这一岩石不够坚硬，具体的施工过程中非常容易发生碎裂现象，无法在掘进支护中应用。另外，地下掘进过程中面临相对偏大的坡度，此时能够通过这种方法来进行支护处理。

3.2　后退卧底法

具体掘进的时候，要是巷道断层发生一定程度的下移现象，为切实保证施工安全，在支护过程中能够选择这一种方法来进行。若断层的落差不大于2.5m，同时其上顶板依旧非常完整、坚固，那么在围岩支护过程中就能够选择锚网索支护方法来进一步改善巷道强度与稳定性。通常情况下，支护围岩的过程中应当后移掘进机(距离为15m左右)，要是现场坡度比其施工坡度大，则必须具备1个坡度在12°以下的载坡，将其当做巷道卧底，然后，后退继续进行卧底，充分保障下巷道的高度和支护设计标准保持一致。这种方法具体内容如图1所示。

图1　后退卧底法简图

3.3　锚杆临时支护U钢法

在具体施工环境条件下，如果断层落差相对较高，那么极易造成破碎，有时候还会造成垮塌，从而对施工质量与安全造成很大影响。所以，当环境条件相对较差的时候，必须通过U型钢架法来实施支护，应当充分保障U型钢架与锚杆支护两者能够有机结合，全面确保锚杆支护过程中的倾斜角度保持在合理的范围之内，为不断提高临时支护的稳定性，一定要科学合理地对围岩进行加固处理。

综上所述，现阶段，我国煤炭事业已经进入到一个高速发展阶段，煤炭需求量将不断提高，但是，伴随开采深度的不断增加，一系列复杂的地质条件将会制约着掘进进度与安全性。鉴于此，不断优化掘进支护技术，以有效满足地质条件复杂地区的开采需要，起着十分关键的作用，不但可以为提升煤矿收益提供强力的支持，还能够充分确保公司安全生产运营。

参考文献:

［1］李晓明.复杂地质条件下煤矿掘进支护技术应用［J］.山西焦煤科技，2015(S1):99－101.

［2］李志.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用解析［J］.科技资讯，2014(11):77－78.

［3］陈远云.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用分析［J］.内蒙古煤炭经济，2012(10):102+104.

作者简介:

李飞(1984－)，男，河南永城人，毕业于河南理工大学采矿工程专业，大专，助理工程师。