冀中能源股份有限公司邢台矿掘进一队 河北省邢台市 054000
摘要：对邢台煤矿等老龄矿井当前存在的巷道掘进迟缓而诱发的采掘接替紧张、煤炭开采率低等问题，本文结合51100采区巷道地质生产条件，采用综合对比的方法分析巷道快速掘进的主要影响因素和防控措施。以期为此后复杂地质条件下的煤矿巷道掘进工作提供更多借鉴依据。
关键词：复杂地质条件；煤矿；巷道掘进；支护
邢台煤矿是冀中能源股份公司主力矿井之一，随着可采储量不断的减少，导致企业不得不向复杂地质条件下的煤矿资源进军。地质条件复杂化及煤矿生产设备的落后，巷道掘进速度迟缓已成为限制煤矿安全高效开采的主要因素。本文以51100采区巷道为例，结合巷道地质生产条件，分析巷道快速掘进的主要影响因素，并对巷道快速掘进技术进行分析和创新，有助于解决矿井面临的采掘接续紧张现状、生产效益低的问题，为类似矿井巷道快速安全掘进提供借鉴和指导。
1、工程概况
51100采区位于邢台矿西南部，靠近葛泉矿井田。采区东以F15断层为界，南到F12断层，西到F26断层，北到5号煤层隐露头，采区走向长1500米，倾向长1360米，煤层标高在-40～-200米之间。该区小断层十分发育，断层主要有东西向、北东向两组构成将煤层切割成棋盘格状，断层密度达2～3条/百米。该区靠近陷落柱发育的葛泉井田，采区2煤巷道掘进中已发现了X-2、X-4、X-5陷落柱，不排除还有其他隐伏陷落柱及其他导水构造存在的可能。
2、关于煤矿掘进在复杂地质条件下所面临的难点
2.1煤层地质结构已经被破坏
该地区断层十分发育，从先后掘进的51117、51101、51115、51119工作面来看，巷道内均存在落差8-10米断层，小断层则更多。这些断层导致煤层的地质结构遭到破坏，断层带附近煤层顶板岩性也会发生一定的变化，从而导致围岩应力不断升高或者主动支护失效，在该地区曾发生过三次冒顶事故。加之该地区煤层顶板距离第四系冲基层较近，部分区域基岩厚度不足20米，这些都给巷道掘进以及支护带来很大困难。
2.2断层增多，特别是大断层硬岩对掘进设备要求太高
本身该地区属于半煤岩巷道掘进，加之5#煤底板砂岩岩石硬度较大，对掘进机破岩能力要求较高。加之该地区存在的落差8-10米大断层，掘进机往往需要破碎野青灰岩或者致密细砂岩，两者硬度极大，常用的EBZ-100型掘进机经常发生损坏。甚至是无法使用，掘进单位被迫改为钻爆法破岩，适应了机械化操作的矿工很难满足人工爆破需求，支护效果往往差强人意，而且掘进效率也难以保证。另外煤矿常用的刮板输送机运输岩石过程中，故障率太高，维护不到位造成的机电事故大大制约了掘进效率。
2.3在水害严重地区掘进，还存在一系列的安全问题
鉴于该地区工作面两巷掘进时均为先下山、后平巷，最后上山掘进的情况，回采过后采空区均会形成积水区。后掘进的工作面往往要对先前回采的工作面老空水进行疏放，否则存在溃水威胁。采区南边界F12断层，落差大于200米，煤系地层与断层下盘的奥灰强含水层对接，使该区底砾含水层受到奥灰强含水层补给影响，水文地质条件十分复杂。另外该地区隐伏导水构造存在的可能性，大大增加了巷道掘进的不确定性。
3复杂地质条件下煤矿巷道掘进及支护技术探析
3.1合理选择支护形式，确定支护参数
该地区设计巷道选用锚网索联合支护方式（图一），顶锚杆采用φ22×2000mm的高强度左旋螺纹钢锚杆，两帮选用φ16×1900mm的钢筋锚杆，间排距均为900×900mm。锚索使用φ15.24mm的低松弛预应力8m钢绞线，使用长度2.4米的14＃槽钢做钢带, 锚索双趟迈步布置，锚索距两帮1.8米，组距4米。在过断层时，针对断层带宽度小或者顶板较好时，通常采取短掘短支，缩小锚杆排距和锚索组距等方式加强支护；若断层带宽度大或者断层带处顶板破碎，特别是顶板岩石为黑色泥质含量高的泥质砂岩或者泥岩时，应及时改为被动支护。若掘进中迎头顶板随掘随冒，应采用撞楔法超前支护顶板，及时进行永久支护，防止巷道冒高，增加掘进难度。
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图一 巷道断面支护图
3.2综掘机型号的合理选择
从目前来看，在复杂地质条件下进行煤矿企业的开采和巷道的掘进过程中，为最大程度地提高企业的开采质量和效率，在选用综掘机时，煤矿企业还需综合考虑适用于本矿巷道的断面、坡度、煤岩的硬度系数、综掘机的性能参数（如体积、机械截割功率、截割强度、适应巷道坡度、设备运行效率）、配件供应以及维修量等因素，从而选择合适的综掘机类型，提高巷道施工的安全性。在半煤岩甚至是全岩巷道掘进时，宜选用破岩能力更强的大功率的掘进机，掘进效率会大大提高。51117掘进时，采用EBZ-100型掘进机过落差10米断层时，岩石硬无法使用，后改为炮掘施工，用时1个月全岩进尺40米；51119掘进时，采用EBZ-1135型掘进机过同一条断层，仅用10天时间就顺利度过断层。
3.3加强地质预测预报
在工作面非沿空巷道掘进过程中，巷道必须采用超前物探及超前钻探方式对巷道前方进行连续探测，在确认巷道前方无导（含）水构造，均留足30m安全超前距后可以安全掘进。并及时采取限压循环放水措施对相邻采空区积水进行疏放。掘进期间须针对陷落柱制定专门的探查及注浆治理设计并实施。定期对煤层顶板岩性进行探查，必要时对设计支护参数进行调整，确保支护有效。
3.4临时支护技术的合理运用
根据相关数据调查可知，在复杂地质条件下进行煤矿的掘进工作时，为最大程度地提高巷道掘进的安全性，液压系统的使用是目前煤矿企业煤矿开采过程中必不可少的机械系统。为更加顺利的开展掘进工作，提高开采工作的可靠性和安全性，在实践过程中，对综掘机机载液压系统采用临时支护技术（机载临时支护装置）是目前最为有效的临时支护形式。
结束语
总而言之，在煤矿掘进的过程中，巷道掘进和支护技术的合理应用十分重要，对于煤矿的发展和建设来说，具有十分重要的意义。在复杂的地质条件下，只有合理的使用煤矿巷道掘进和支护技术，才能够确保煤矿掘进和回踩作业足够安全、足够高效。
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