陕西陕煤澄合矿业有限公司西卓煤矿 陕西渭南 715300
摘要：随着现代社会的发展，对煤炭资源的需求也越来越大。在此背景下，煤矿企业迎来了黄金发展期。但随着煤矿开采的不断深入，一些集中采区的地质条件变得越来越复杂。地质条件是影响煤矿开采的重要因素，工作面有效支护是采煤工作的基础。旨在通过对煤矿采掘工作安全性及有效性的探讨，为今后复杂地质条件下的煤矿开采作业提供积极的参考。
关键词：复杂地质条件；支护技术；应用分析；
1复杂地势煤矿掘进技术的难点
1.1地质结构变化
我国许多煤炭企业存在矿井多、地质条件复杂的现象。矿井实际施工情况与土质、地质构造、顶板岩层等有关，影响煤层结构的因素很多，使支护工作更加复杂多变，提高了支护的工作量和难度。而随着掘进工作的不断推进和开采深度的逐渐增加，矿山周围的地质环境极易受到破坏，给建设的发展带来了新的问题。在巷道断面施工中，如果不能提高断面利用率，将严重影响采矿进度和工作效率。横截面通常为矩形结构。如何利用好矩形结构，合理使用大型机械设备，保证开挖作业安全稳定，是基坑工程的重要内容。地质构造变化具有很大的不确定性和不可预测性，地质构造预测技术和能力不足，支护工作对矿山信息的依赖性较强，只有掌握和分析巷道的地质信息，结合施工情况开展支护工作。
1.2 开挖与维护的联系
先掘后修施工是煤矿巷道掘进工作的核心工作之一，对保证掘进工作的顺利开展具有重要意义，同时又具有工程量大、工作要求高的特点。随着前方开挖工作的完成，及时对巷道顶底板进行修复，有助于保证后续的开挖工作。这一环节主要是由于顶底板松动，导致顶板收缩或底板断裂，给支护工作提出了新的挑战，主要是给掘进巷道的成型工作设置了进一步的障碍。特别是在软煤层中，顶板和底板的位置经常出现破碎，给煤矿的建设带来了恶劣的影响。先挖后修一方面注重开挖效率，另一方面又很大程度上取决于修复工程的实际效果和修复方案。为避免掘进巷道在支护工作中发生变形，需要进一步完善修复方案，使其更适合工程进度，充分发挥支护作用，确保掘进和采煤工程的进度和效率。
1.3巷道围岩上存在的问题
首先，煤矿工程开采作业环境的位置往往复杂而全面。另外，巷道围岩稳定性和强度相对较差，巷道支护强度达不到时容易出现问题。而在煤矿开采过程中，由于煤炭的连续产出，巷道的稳定性会因开采而降低，诱发煤岩破碎的发生，严重影响掘进作业的环境安全。
二是在开采工作开展中，会遇到降雨天气，雨水会使围岩软化，对巷道造成腐蚀，随着开挖深度的增加，支护工作将越来越难以达到预期的支护效果。在复杂的地质条件下，断层对岩石结构有很大的影响。特别是由于压力过大，极易造成顶板破裂，这也是影响支护安全的重要因素。由于这是不可避免的，施工方案在工程中不易改变，因此必须丰富解决方案和策略，提高支护强度。
2 复杂地质条件下煤矿掘进支护技术优化
2.1 技术优化
（1）锚杆支护技术。锚杆支护是煤矿掘进支护的基础技术，在煤矿生产中应用频繁。锚杆支护技术可与U型钢支护技术和混凝土永久支护技术相结合，达到更强的支护效果。如果掘进过程中岩石破碎程度大、断层落差大，可采用锚杆支护技术进行处理。锚杆支护时，锚杆长度可按L=KH+L1+L2计算，其中h、K、L1、L2分别为冒落拱高度、安全系数、锚杆进入岩层的深度和外露长度。
（2）直接破顶技术。直接破断技术主要用于处理巷道顶板断层条件。当顶板断层落差在2M以内，岩石硬度小于5MPa时，掘进过程中顶板崩塌破碎的概率较大，威胁施工人员和设备的安全。此时，有必要对顶板断层部位进行清理，为支护作业提供更好的地质环境。破顶作业一般会使顶板岩石自行脱落。在工作面坡度较大的环境中，直接破碎技术的优势更为明显。
（3）回到卧底技术。后退式暗挖技术是煤矿掘进支护系统中常见的一种，其优点是安全性高，岩石稳定效果明显。主要用于巷道顶板落差大于2.5m，岩石完整性和稳定性好的情况。如果行车过程中断层上下移动，施工安全风险将急剧上升。此时，反卧底技术可以进一步提高锚网的强度。反步进技术的应用应注意以下两点：（1）使用该技术时，应适当后退掘进机，并严格控制后退距离；（2）当掘进工作面坡度小于自然坡度时，应采用12°的加载坡度设置为为支撑工具提供必要的支撑。
（4）综合保障技术。综合支护技术主要是指临时锚杆支护技术与U型钢支护技术相结合，适用于大断层巷道，不能直接用于破顶。它能有效地加固巷道顶板和周围砾石。在综合支护结构中，锚杆与U型钢结合形成临时支护，以保证行车施工环境的稳定性。在技术应用过程中应注意锚杆的角度和锚杆间距的控制。此外，U型钢支护技术还可与锚网喷混凝土支护技术相结合，解决巷道岩体内应力过大的现象。如在巷道一侧设置锚网喷支护，预留合理的变形空间，以释放围岩应力，然后采用U型钢形成综合支护体系。综合保障技术有多种类型。结合具体施工情况，可采用两种或两种以上的支护技术相结合，保证巷道强度满足隧道施工要求。某煤矿工程地质构造是一个宽缓复合构造，矿井内存在大量的大落差断层，巷道顶板稳定性不足。隧道路堑南侧为采空区，巷道顶板已坍塌，西侧岩层较薄，东侧有一条较大的落差断层。因此，决定采用锚网锚索结构与单体液压支护技术相结合的综合支护方法。在支护系统中，单体液压支架起着固定和加固的主要作用，并提供较高的初始支护力，以保证围岩岩层的稳定性，形成稳定的锚网支护系统，对巷道顶板进行加固。本工程设计的支撑体系与组合梁相似。锚索固定在顶板顶部，与围岩及锚网形成悬索梁，以避免开挖施工中顶板位移或变形。基于上述支护体系，施工过程中未出现安全问题，顶板岩体稳定性好，巷道宽度受影响不大，给开挖施工带来一定方便。单锚与锚网联合支护效果显著。
2.2 管理优化
（1）加强安全管理。在复杂地质条件下的煤矿掘进施工中，不确定因素较多，发生安全风险的概率也较高。因此，在科学选择基坑支护技术和设计支护方案时，还必须加强现场安全管理，最大限度地避免安全事故的发生。比如，建立安全管理体系，在开挖支护过程中，选派专人全程监督，要求现场作业人员严格按照开挖支护技术规范进行操作，避免因人员违规造成安全问题在煤矿安全事故应急准备过程中，提供必要的安全防范措施，以最大限度地减少安全事故的发生。
（2）进行了仿真实验。通过模拟试验，可以提前对矿井掘进施工方案和支护方案进行可行性分析。结合分析结果，有针对性地进行修改，以获得最佳的开挖支护方案。例如，将地质环境勘探获得的巷道基本信息输入到开挖支护模拟软件中，模拟预测开挖过程中可能发生的地质变化，有助于找出岩石稳定性的薄弱环节，从而设计出支护方案强调。在支护方案优化中，通过物理实验，可以按比例模拟巷道的地质结构，给出相应的压力，观察巷道岩层的变形情况，为开挖和支护施工积累更充分的理论数据。
结束语
综上所述，在复杂地质条件下采煤过程中，要分析地质构造、矿井道路的影响、设备陈旧等问题，在此基础上做好综采挖掘机的选型、镐的选型工作，综合掘进机与普通掘进机相结合，既能提高采煤掘进的支护效果，又能提高采煤效率。
参考文献：
[1]原强.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术及其运用分析[J].当代化工研究，2019，（10）：82-83.
[2]任科军.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术研究[J].中国化工贸易，2018，10（35）：77.
[3]刘继德.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术研究[J].建筑工程技术计，2018，（29）：742.
[4]郭勇.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术研究[J].建筑工程技术与设计，2018，（27）：535.
[5]司栓柱.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术的运用分析[J].山西能源学院学报，2017，30（3）：12-13.