复杂地质条件下煤矿掘进支护技术探析

复杂地质条件下煤矿掘进支护技术探析

崔彦杰 1 折亮峰 2

煤矿运营公司 1 建庄矿业公司 2 陕西白水 715600

摘 要：掘进支护技术是煤矿开采技术体系的重要组成部分，有效运用该技术有助于保质保量顺利完成开采任务，给施工人员增加安全保障，让煤矿开采为社会经济发展贡献更多积极力量。本文分析了基于复杂地质下煤矿掘进工作的主要困难，重点探讨了复杂地质条件下煤矿掘进支护施工的关键技术及其应用策略，以供参考。

关键词：掘进支护技术；煤矿开采；复杂地质

现阶段来看，我国大多数煤矿开采都面临着复杂地质条件，需引入掘进支护技术，降低开采难度。然而，很多煤矿区开采工作所实施的掘进支护技术水平还亟待提升，难以应对复杂地质条件带来的风险与各种问题。由此可见，研究复杂地质条件下煤矿掘进支护技术具有重要现实意义。

1. 基于复杂地质下煤矿掘进工作的主要困难

1. 地质复杂

煤矿事业发展过程中，历史越长的煤矿区越能够保证并提升开采效益、资源、效率以及质量，但是这样的煤矿区也面临着更为复杂的地质情况，矿井地压较大，断层较多，整个地质条件十分不稳定，开展的掘进工作极易受地质与水文的复杂情况所干扰影响，加大开采煤矿的难度^[1]。

2. 风险隐患多

开采煤矿时随着掘进工作不断的深入，越严重影响和破坏煤层本身地质结构，在这种情况下，顶板上部岩性发生了明显变化，大大提高围岩承载的外应力，给掘进工作带来了诸多风险隐患。纵观我国大型煤矿区的开采现状不难发现，断层类型愈加多样化，这些都会影响岩层结构，增大了岩层裂缝问题的发生几率，加之薄煤层在煤矿区占据较大比重，其开采作业危险性更强，进一步增加了掘进工作的风险隐患，一旦发生安全问题，不仅难以保证开采任务顺利完成，也直接威胁开采人员的生命财产安全。

此外，现阶段国内常见的煤矿掘进措施为巷道回采法，能够有效支护巷道，想要在复杂地质条件下顺利应用这种方法完成掘进任务，需引入符合工艺标准要求的设备设施，增加了成本资金的投入，一些开采企业受资金有限等众多因素影响，尚未引入该掘进措施的使用设备、工艺技术，威胁了掘进施工的可靠性和安全性。

2. 复杂地质条件下煤矿掘进支护施工的关键技术

1. 临支加U钢施工技术

此支护施工技术适用于有较大断层落差或者较坚固岩石的掘进区域，充分运用U型钢架固定掘进的巷道，连接锚杆支护与临时超前支护，达到良好的支护作用。此技术局限处在于对实际操作提出较高的标准要求，现场操作面临较大难度，要求操作者严格控制锚杆处于45°倾斜状态，进而体现支护的最佳效果。

2. 退后卧底支护技术

此支护施工技术适用于完整地区的掘进工作，能够很好的处理岩石较为坚固带来的掘进施工问题，通过持续后退设备达到卧底有效前进的目标，操作过程具有很高安全性。此技术局限处在于操作人员需具备较高体力素质，能应对较高的工作压力与工作强度。

3. 破顶施工技术

当煤矿掘进工作遇到施工区域断层情况时，不适合使用破顶施工技术，需应用支护技术能够解决地质不稳定的问题，减小掘进工作难度，应对地质松软造成的掘进困难问题。直接破顶施工技术的原理在于通过掘进机直接破坏顶部松软层质，进而固定余下的顶板岩，在锚网索的结合使用下达到一定支护效果，此支护方法不适用于岩石硬度超过5、顶板岩石未达到2m差距的开采区域，可能引起岩板破碎问题。一般来说，该支护方法常见于有较大坡度的开采区域，可减小掘进作业实施难度。

4. 锚索支护技术

此技术在实践操作时需要合理确定锚索孔位置，掌握并执行施工技术标准，整理并清洁孔位，向里面装入树脂药卷，通过搅拌机开始搅拌，静止12分钟左右拉进锚索达到支护作用。工作人员应谨慎选择锚固剂，避免其型号与施工需求不符，使用搅拌机过程中按照先慢速、后加速的操作标准控制速度，当全部插入锚索后开始全速搅拌，发现锚固剂凝固即可停止搅拌，拉近锚索后需将外面的锚索通过切割器切除掉。

5. 锚杆支护技术

此技术在实践操作时需要严格控制悬空质量，充分了解巷道掘进情况，收集并分析相关数据，以此为依据确定适合的钻孔深度与宽度，选择相应长度的钻机，最大限度避免换取钻杆，加快施工效率。施工人员依据图纸设计要求确定钻孔大小，避免由于过大或过小钻孔的问题影响支护效果，锚杆安装时充分搅拌锚固剂，注意控制搅拌时间，避免锚固效果受到影响，确定时间的工作需要结合锚固剂型号进行。

3. 复杂地质条件下煤矿掘进支护技术的应用策略

1. 做好设备选择工作

复杂地质条件下想要顺利完成煤矿掘进任务，就要依据巷道长度等实际情况提前做好设备选择工作，一般来说普掘机适用于300米以下施工长度的掘进巷道，综掘机适用于掘机适用于300米以上施工长度的掘进巷道。

2. 培养专业施工队伍

经过上文分析可以发现，越是地质条件复杂的煤矿区掘进作业对其支护施工技术操作的要求越高，施工人员不仅要掌握先进的掘进支护工艺，能够理解施工图纸意图，执行图纸设计的施工标准，也要具备自觉性的施工质量控制意识、施工责任心，可以将施工质量控制措施落实到施工操作中，达到掘进支护技术应用的最佳效果^[2]。因此，煤矿开采企业要着力打造专业的掘进支护施工队伍，加强支护施工技术的宣传、培训工作，健全施工人员的考核机制、奖惩机制、监督管理机制，多措并举保证施工人员的掘进支护技术操作向着规范化、标准化、高效化方向不断迈进。

3. 加强安全防护工作

复杂地质条件的煤矿区开采工作面临极大安全风险，安全防护是重中之重，任何施工技术的应用都要以安全为首，做好安全防护措施。具体实践时，可在掘进支护技术施工前运用BIM技术、大数据技术等先进技术手段，模拟施工操作，分析可能发生引爆的几率、原因，制定可行的支付技术应用方案与应急方案，保证在实际施工中能够强化危岩稳定性，遇到十分危急的突发情况时可以及时启动施工前制定的应急方案，避免发生矿井塌陷、人员伤亡等严重事故。

结束语：

总而言之，将掘进支护技术应用于复杂地质条件下的煤矿开采工作中十分必要，不仅能够保证煤矿区生产效益，也能够提高掘进施工效率与安全性，改善复杂、恶劣、困难的作业环境，促进我国煤矿业的可持续发展，值得引起重视并深入研究探索。

参考文献：

[1]戴铭. 煤矿掘进巷道支护安全检查与预防措施[J]. 矿业装备,2021，7(1):82-83.

[2]王正达. 煤矿巷道掘进施工质量及支护技术的有效性探究[J]. 中国石油和化工标准与质量,2021,41(6):181-183.