江苏省矿业工程集团有限公司矿业分公司西川煤矿 江苏徐州 221000
摘要：当前很多煤矿开采深度已经越来越深，浅部已经没有足够的煤炭资源，在煤矿深部开采过程中，对煤矿掘进提出了较高的要求，特别是在深部“三高一扰动”的影响下，煤矿掘进支护表现出与传统较大的不同，因此，对复杂地质条件下煤矿掘进支护技术进行分析有着较为重要的意义。
关键词：复杂地质条件；煤矿掘进；支护技术；分析
引言
当前对煤矿开采方面的工作量持续增长，并且煤矿开采工作处于复杂的地质环境中。以往的支护技术无法满足现在复杂地质环境，只有引进先进的支护技术，才能减少煤矿开采难度，促进煤矿安全可靠的采掘活动。高阻力支护技术是一种自主支持道路并遵循实际条件的应用技术。这项技术可以改善对围岩的预测，避免周围煤矿发生变形而产生的压力，不仅可以提高煤矿开采和挖掘的安全性，而且可以促进矿业公司的稳健发展。因此，本文主要分析了这种支护技术在煤矿开采和隧道施工中的应用。
1煤矿掘进支护技术应用现状
煤矿行业在发展过程中有着高收益和高风险的特点。在我国煤矿行业发展的最初阶段，市场较为混乱，安全保障不足，有很多不规范作业现象，而最为重要的便是煤矿层往往在地下，挖掘中容易出现巷道坍塌，进而导致煤矿生产作业中常发生安全事故。巷道是整体矿井地下最深的结构，为了使地下作业人员的安全得到保证，需要有较好的排水及通风功能。为此，在煤矿完成开采后，需要尽快将煤炭运输出巷道。巷道作为运输主要通道，不仅需要保证运输的效率，也要保证运输的安全性，因此需要加强巷道的安全性，促进煤矿生产效率、效益发展。虽然现代科学技术得到了快速发展，但同时地表煤矿资源也在快速减少，煤矿深层化开发是煤矿行业明显的发展趋势。这也带来了新的问题，即深层挖掘难度提升，最为重要的是巷道整体安全性及稳定性会受到负面影响。为了使巷道安全性得到保障，就需要不断提升掘进支护技术水平，选择合适的技术措施，为整体煤矿发展提供基础保障。在现阶段中，煤矿应用最为广泛的掘进支护技术为锚杆支护，具有良好的应用效果，极大提升巷道强度，使巷道安全性得到保障。但实际施工中，也需要根据实际状况选用合理的支护技术，保证安全的前提下提升经济效益。
2复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用
2.1巷道支护形式选择
以井下典型复杂地形条件为例，其煤层中含有3层以上的夹矸层，每层夹矸层的厚度超过0.3m，煤层位于裂隙发育区，而且在复杂地形条件下，由于岩层硬度差，因此在巷道顶板周期性来压作用下极易出现垮塌，传统的支护方案中一般采用了依靠经验进行反复加强支护的方式，利用架棚、锚杆等对出现松动的地方进行加固，工作量大、支护效率低。锚杆支护的锚固深度一般为2m，锚固深度较浅，在地质条件不稳定的情况下，无法对顶板覆岩的变形进行有效控制，在周期性来压作用下极易出现顶板垮塌。锚索锚固由于锚固深度大，因此可以有效地将浅层的围岩形成一个稳定的加强承载体，而且锚索通过锚固力可以将其控制范围内的岩壁锁紧并吊在顶板上，形成一个稳固的支点，不但降低了顶板的承载跨距而且也有效的降低了顶板在来压作用下的弯矩。锚网则主要是对易碎裂的区域进行防护，避免在掘进扰动和矿压波动下碎石的垮落，保证巷道内的掘进安全。因此结合锚网、锚杆、锚索的实际使用要求和作用，提出将三种支护形式进行有机统一的联合支护方案，将顶板的基本顶、直接顶和围岩形成一个整体组合梁，调动围岩深处的承载力，将掘进和来压过程中的应力向深处岩层传递，降低载荷冲击对锚杆支护结构和浅层岩层的破坏，提升巷道顶板的稳定性。在巷道掘进过程中的支护，根据形式的不同可分为永久支护和临时支护，掘进机掘进作业后首先由人工进行临时支护布置，然后再进行锚杆、锚索永久支护布置，该支护方案为串行式支护，不仅支护效率低而且支护安全性差。
因此结合井下高速掘进作业需求，提出了“二合一”式的支护方案，将临时支护和永久支护工序进行合并，使锚网布置、钻孔、钻机移位等工序和掘进机的掘进作业并行开展，不仅取消了临时支护工序而且将部分永久支护工序进行前移，根据实际计算，采用“二合一”支护方案能够节约1/3的支护时间，而且有效避免了在永久支护过程中进行煤块清理、补强支护等，降低了劳动强度，提升了支护可靠性。
2.2锚杆支护技术
锚杆支护技术的应用相对广泛。通常情况下，煤矿的工作空间更加复杂多变。因此，在煤矿和隧道中经常发生各种问题。这些缺陷不仅具有浪费大的特点，而且某些部分还具有裂缝，稳定性差，由于外部因素而导致的小规模倒塌或结构裂缝，这些因素会对道路开挖和破坏产生严重的负面影响。对于此类问题，可以使用螺栓支护技术来解决该问题。锚杆支护技术一般采用U型钢结构为基础材料，以实现路面缺陷的加固。同时，在这种情况下选择良好的锚杆支护技术可以进一步改善开挖顺序，并避免塌陷路面缺陷的问题。
2.3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。
2.4直接坡顶法
运用该方法的过程中，利用掘进机对顶部直接冲击，针对巷道顶部断层实施爆破。顶板围岩中稳定性良好的可予以留下，并使用锚网索对其进行固定。顶板岩石的硬度在5以下，或落差在2cm以上，就说明该岩石脆性高且较为软弱。因此，在支护中要对其进行处理，避免后续因岩石破碎发生安全事故。直接坡顶法适用于煤矿掘进施工中存在高差的情况。
2.5注重完善煤矿掘进支护体制机制
针对当前煤矿掘进支护中出现的各种类型问题，全面对复杂地质条件下煤矿掘进支护体制机制的完善非常关键。在具体实施中，注重对当前的短板问题进行梳理，找出其中的风险点，并进行针对性的完善，特别是对风险责任制进行完善，推动掘进支护安全管理责任落地落实。此外，注重将好的做法经验从体制的角度进行落实，更好完善相关的制度规定。
结语
总而言之，煤矿开采公司必须对复杂地形下矿产开采的影响因素有深刻的了解，而且必须根据实际施工条件科学地购买相关的辅助设备和机械设备。煤矿的总工程师必须有一个综合性的眼光，高效使用各种支护技术来开展煤矿开采工作，以有效地克服各种复杂地形对开采工作的影响，并降低地质构造对采煤作业的影响，进一步提高我国的采煤效率。
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作者简介：刘春江（1992.03）男。江苏新沂，毕业于江苏科技大学，助理工程师，现任江苏矿业工程集团矿业分公司西川煤矿综掘工区技术主管。