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复杂地质条件下煤矿开采掘进支护技术研究

发表时间：2021/4/12 来源：《基层建设》2020年第32期作者：马腾张辉

[导读] 摘要：煤矿掘进是煤矿开采的重要组成部分，是煤矿一系列活动的基础，做好煤矿掘进支护对于提升煤矿生产的安全性、可持续性非常关键。

        济宁矿业集团霄云煤矿山东济宁 272213
        摘要：煤矿掘进是煤矿开采的重要组成部分，是煤矿一系列活动的基础，做好煤矿掘进支护对于提升煤矿生产的安全性、可持续性非常关键。特别是随着煤矿开采深度的不断增加，对于掘进支护提出了更高要求。本文从复杂地质条件下煤矿掘进支护存在的主要问题分析入手，研究了复杂地质条件下煤矿掘进支护关键技术要点，并针对性提出了提升复杂地质条件下煤矿掘进支护效果的相关对策。
        关键词：复杂地质条件；煤矿掘进；支护技术；分析
        引言
        现代经济的快速发展过程中，各行各业都得到了快速发展，煤矿作为现代基础能源，不论是自用还是外销，都获得了较大的经济效益。我国地域广袤，在煤矿行业遍地开花的发展中，也遇到了一定问题，复杂地质环境是其中较为重要的原因之一。复杂地质条件下，进行煤矿掘进支护技术的应用较为复杂，对此进行分析能够为行业发展提供借鉴。
        一、复杂地质条件下煤矿掘进支护存在的主要问题
        1.掘进支护施工不到位的问题突出
        在井下施工中，条件较为艰苦主要位置有采煤工作面和掘进工作面，特别是掘进工作面，不仅工作环境条件相对较差，同时，由于大量煤尘的存在且通风难度相对较大，导致掘进支护过程中面临的安全问题较为突出。这就导致很多施工人员在掘进支护时，经常出现施工打折扣的问题，应当施加的预紧力不能按照规定施加到位，应当打设的锚杆深度不能按照设计打设到位，应当挂上的金属网不能按照规定挂设到位等等，这些均增加了掘进支护出现安全问题的概率。在复杂地质条件下，若出现了掘进支护施工不到位的问题，给最终支护带来的负面影响非常突出。
        2.掘进支护技术不能适应实际需求
        在深部环境下，整个地质条件非常复杂，煤矿掘进面临的各种问题也相对较多，例如，传统的锚索网支护在浅部巷道条件下，可取得较好的掘进支护效果，但是从深部巷道掘进支护情况来看，其中出现了各种类型的问题，不能有效达到实际工作的需求。因此，更新支护技术已经成为深部煤矿掘进支护的重中之重，但是从当前很多煤矿开展的掘进支护实际情况来看，仍旧过多的选择使用传统的支护技术，导致掘进支护中出现了各种类型的问题。
        3.掘进支护人员整体素质相对不高
        从当前复杂地质条件下掘进支护需求来看，对技术人员的整体素质提出了较高的要求，但是由于煤矿整体的经营形式相对于先前出现了明显的下降，待遇水平也下降较多，这就导致很多高素质、高学历的技术人员不愿意进入到煤矿工作，导致掘进技术人员整体素质不能得到较好的提升，影响到煤矿掘进支护效果。
        二、在复杂地质条件下使用煤矿支护技术的注意事项
        1.在工作中使用恰当的设备进行煤矿的掘进
        在较为复杂的地质条件中怎样使用煤矿支护技术是一个非常重要的事情，对于那些普通的综合挖煤机以及普通挖煤机来说，有一个临界值那就是矿区的巷道长度。按照国家以及行业的相关规定和标准，在实际的工作过程中，如果工作时候的巷道长度大于300m，工作人员就会采用综合挖煤机，而如果小于300m则会选择使用普通挖煤机，换句话说，相关工作人员会根据实际施工情况来选择不同的煤矿掘进机器，并在此基础上采用相应的工艺技术，这样的操作方式能够在极大程度上提升施工的效率以及质量。除此之外，还能够在一定程度上将机器设备的作用有效发挥出来。
        2.使用恰当的临时支护设备进行煤矿的掘进
        对于煤矿的掘进工作来说，由于煤矿本身就具有一定的危险性，所以煤矿的掘进工作也具有极大的危险性，而在地形较为复杂的工作环境中进行工作更是十分危险，所以，在这种工作环境下，选择一个恰当的煤矿掘进临时支护设备能够在极大程度上保障工作人员的安全以及工作效率。

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举个例子来说：当工作人员使用综掘机液压系统时，一定要进行全面的考虑，对综掘机是否适合工作环境、相关的使用要求以及性能等信息进行全面的了解。在实际的工作过程中，施工人员为了能够有效地保障自身的施工安全以及稳定性，大多会在使用临时支护设备的同时，使用综掘机自身所带有的液压锁进行加强，从而确保工作的安全以及效率。
        三、复杂地质条件下煤矿掘进支护关键技术
        1.选择使用U型钢加强掘进工作面临时支护
        从掘进巷道的支护来看，复杂地质条件下经常会出现各种类型的断层问题，若断层的落差相对较大时，因为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.选择使用后退卧底支护技术
        在进行巷道的掘进时，碰到断层问题时，会较好增加支护的难度，特别是在复杂地质条件下，出现各种类型断层的情况相对较多。在支护时，若断层的落差没有超过2.5m，同时巷道的顶板条件相对较好，可选择使用锚网索支护的方式实现巷道支护的有效加强，全部增强围岩的支护强化。在这种情况下，一般掘进机与支护位置之间的距离在15m左右，通常情况下可保证巷道支护作业的安全性。同时，若掘进工作面坡度相对于实际坡度较小，可选择使用后退式卧底作业的方式开展施工，保证巷道高度能够达到设计的标准。
        3.起坡卧底和顶煤放炮技术
        部分地区在进行煤矿开采作业时，会出现断层现象，因为煤层机构持续向上移动，使巷道开采作业人员安全受到威胁。因此，为了保证人员安全、提升作业效率，可以通过顶煤放炮爆破＋起坡卧底的方法，以此使掘进作业顺利推进。该施工方法的应用中，若是巷道断层为0.7m以下，同时水平坡度不大于12°的情况下，可以选择堤坡卧底的施工方式来进行施工。在断层高差超过12m的情况下，可以通过点小炮爆破的方式来处理断层问题。煤矿地质条件复杂的情况下，可以通过两种作业方式结合来使得巷道安全性得到保障。此外，断层在完成揭露后，人员需要使用锚索支护来进行断层保护。巷道支护完成后仍然存在断层结构，且在4m以下时可使用掘进设备进行开采作业。
        4.使用直接顶破技术
        直接顶破坏技术主要用于断层区域和松散的土壤中。它可以大大降低安全生产的风险因素，提高总体采矿率，还可以稳定围岩，从而确保支护技的利用价值来最大化。需要说明的是，在采煤区从顶板开采岩石的过程中，一旦上部岩石的硬度在0.7~3.0的范围内，表明顶部的岩石层存在硬度和强度的脆性问题，并且存在采矿技术破裂的可能性。此时，解决此问题的最佳方法是利用隧道支护技术，进一步提高直接破顶技术的应用价值，为稳定整体开采项目的运行提供良好的技术保证，并确保了现阶段的煤炭开采行业的高效发展。
        结束语
        综上分析，随着煤矿开采深度的不断增加，掘进支护面临的环境日趋复杂，导致掘进支护出现了各种类型的问题。因此，煤矿企业应充分认识到当前煤矿掘进支护出现的新情况、新变化，结合本矿井面临的掘进支护特点，采取针对性的措施，全面提升掘进支护的效果，更好保证掘进支护的质量与安全性。
        参考文献
        [1]孙卫平.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术及其运用研究[J].科技风,2020(11):129.
        [2]沈大军,于新阁,马飞.煤矿掘进支护技术在复杂地质条件下的应用分析[J].中外企业家,2019(27):65.
        [3]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.