复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用分析

宿利鹏

【摘 要】近年来，煤矿开采强度不断增加、开采深度持续加大，煤矿开采工程地质变的越来越复杂。在复杂的开采地质条件下，煤矿掘进会受到一定程度的影响，本文就复杂地质条件下煤矿掘进支护技术的应用进行了分析研究。

【关键词】复杂开采地质条件；煤矿掘进；支护技术

0.前言

煤矿的生产挖掘以露天形式开采的数量很少，一般都是地下作业。另外不同的地区地质又是有区别的，这就导致了地下的矿井挖掘存在挑战性，挖掘采煤的作业环境十分恶劣 ，所以将煤矿掘进的支护工作做好，可以确保巷道的畅通以及围岩的稳定。综合分析采煤技术，正确使用煤矿掘进支护技术以及对采煤工艺技术进行改进不仅能保证煤矿的安全生产使质量达到标准的水平还能提高煤矿掘井效率。因此，努力的探索有关煤矿的掘进支护装置的技术应用，对煤矿挖掘的可持续发展具有重要的现实意义。

1.分析煤矿掘进地区的地质条件

下面以一个典型的深部矿井、高应力的软岩矿区为例来分析煤矿掘进地区的地质条件。此煤矿掘进区是有上百年历史的煤矿老矿区，但是断层多、矿井地压过大、煤层内地质赋存情况不稳定，并且该区又有十分复杂的水文地质条件。因此此矿区在煤矿开采过程中存在的困难主要有以下几点：

（1）在矿井开采深度的不断推进的情况下，此矿区的煤层地质结构必然会遭到破坏，各个煤层的顶板岩性会有比较明显的变化，起拱围岩的应力明显有升高趋势。

（2）开采中容易出现“前掘后修”的问题。此地区矿井的顶底板和煤层非常松软，特别容易破碎，所以在进行巷道掘进过程中，难以成形，并且变形情况较为严重。另外，巷道顶底板以及两帮出现了大程度的收缩，变形的速度会比较快，如果掘进中底板发生松软，又易引起卧机。

（3）因为该矿区地质条件构造复杂，所以巷道的断层和有大坡度的巷道也很多。

（4）此矿区的矿井中，薄煤层的煤矿储量在总储量中所占比例较大，所以在薄煤层开采作业过程中，主要以半煤岩巷或煤巷作为重点对象采用巷道回采掘进支护。另外，在进行掘进半煤岩巷时，对掘进技术和掘进支护设备的要求很高，因而确保半煤岩巷矿区安全是进行煤矿正常开采的关键因素。

（5）因为我国长期采用传统的掘进支护技术，不能完全与世界先进的机械化掘进技术相结合，所以在管理上一时达不到标准水平，在技术应用上也存在较大的难度。

（6）此矿区的现有煤矿掘进设备落后导致该矿区掘进能力弱，在半煤岩巷中的岩石层中硬度系数超过6的岩石的情况下，矿井的截割速度会受到严重影响，速度迅速慢下来，对设备本身的截齿以及截割头等零件产生磨损的可能性增加，掘进设备会遭到损害。

2.复杂地质条件下的煤礦掘进支护技术的关键

2.1综掘机与普掘机的选定

通常，巷道的长度决定了综掘机与普掘机的临界点，而巷道长度又需要根据综掘机、普掘机的掘进水平根据实际操作确定。以一般来说，当工作面的施工长度小于300m的时候需要采用普掘机，施工长度大于300m就需要采用综掘机，如此分配是根据普掘机和综掘机各自的特点决定的，能够显示各自的优点，合理地使用了施工工艺。

2.2截齿的选择问题

选择截齿的时候，要注重选择耐磨强度较高的综掘机的截齿，因为强度截齿有利于提高煤矿掘进的截割速度，还能降低对截齿的磨损程度。在岩石的硬度大于综掘机的截齿切割能力的情况下，我们不能使用机器设备进行强行切割，应当考虑采用爆破等方式，另外在采取爆破方式时要注意保护综掘机。

2.3临时支护技术设备及其应用

综掘机进行煤矿的掘进是应用到的是综掘机的液压系统，要考虑液压系统自身的稳定性，另外还要考虑液压系统停开机之中的闭锁装置。这方面研究中，大多都采用综掘机机身的液压锁进行临时支护。使用支护技术能够减轻工作的强度，从而让掘进工作更加安全和可靠。

2.4开门转为技术的应用

煤矿掘进工作过程中，我们总会遇到一些技术难题。这样一来，创新设备技术就显得特别重要，需要我们具体研究掘进机的自行开门施工工艺技术，创新技术之后，就能大大降低工作阻力，从而减少使用爆破方式处理问题。就像煤矿掘进过程中，在开门直接安装的掘进机施工情况下，机器后面是重达45t的运输量，距离在100m左右。在这种情况的操作中不能使用传统的穿凿放大原则，要爆破出一段距离之后再进行掘进机的安防和施工工作。

2.5综掘机的配套系统问题和施工组织管理问题

在使用综掘机进行施工时，要正确处理好机器系统以及施工的管理问题，合理的规划好一套科学的先进的施工管理体系，从而使施工朝着高效、安全、有序的方向进行。就像利用弯皮进行输送的过程中，可以运用大角度的长距离进行掘进，还可以利用小角度的拐弯掘进技术。实现大角度长距离的拐弯掘进与采取小角度的连续拐弯技术时最大的角度可以达到26°。利用这些技术能提高皮带运行的工作效率。

另外，皮带机机身的尾部有一个自动卸料装置，它能够减少因多种客观因素对皮带产生一定程度的磨损进而提高施工的安全性。因为根据机器的本身原理及其施工的工艺，合理规划好先进有效的施工管理一体化的体系，这样才能真正的发挥掘进机本身的内在性能，并且对其采取正确的全面的保养，给煤矿的掘进工作提供物质和技术层面上的强力支持。

3.穿越断层的锚网支护研究

在当前技术条件支持下，直接破顶法、退后卧底法以及锚杆临时支护加u型钢架法均适用于复杂地质条件下的煤矿掘进。

3.1直接破顶法

这种方法换句话说是利用掘进机直接将断层的顶部实行破除，留下相对稳定的顶板围岩，然后利用锚网索来支护。通常顶板的岩石硬度小于5，落差不大于2m的断层中顶板容易碎裂，不能支护。另外，在掘进过程中坡度较大，而岩层的坡度减缓的实际情况中，直接采用破顶技术可解决这些地质条件中的支护问题。

3.2退后卧底法

矿区内，如果断层的上顶板比较坚固并且完整，它们的落差距离小于2.5m范围时 ，能够运用支护来对其进行围岩 ，此时的掘进机应该先后退再采取卧底的形式前进，这样可以确保断层巷道中各个指标都符合规定的安全要求。

3.3锚杆临时支护加U型钢架法

此矿区中存在的断层落差很大，在这种情况下围岩容易破碎和造成垮塌，一般会利用U型钢架实行固定支护，并和临时的超前支护、锚杆支护混合使用，保证锚杆倾斜45°，然后利用预紧力加固围岩，从而坚固临时支护，超前支护可以避免顶板的破落，在操作过程中要掌握好锚杆之间的距离。

4.结论

煤矿的掘进支护技术能够保证煤矿开采过程的安全，也是提高煤矿开采效率的关键，在特定矿区复杂的地质情况下，煤矿掘进工作中需要加强综合机械化作业力度，更要加强对支护技术方面的研究，从而在提高煤矿开采效率的同时保证开采安全。 [科]

【参考文献】

[1]黄大军.软岩中掘进支护的应用，2010.

[2]赵义胜.近距离煤层采空区下掘进巷道支护形式的选择，2001.