复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用分析

熊锦东（华坪县永兴金达矿业有限公司，云南丽江674800）

复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用分析

熊锦东（华坪县永兴金达矿业有限公司，云南丽江674800）

随着我国工业近几年的快速发展，工业生产对煤炭资源的需求是日益增加，对煤炭企业的采煤工作有了更高更严格的要求，因为复杂地质条件下进行采煤工作不仅对采煤技术、采煤设备有更高更严格的要求，复杂地质工作环境对工作人员的安全也有着很大的威胁。本文结合实例对复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术以及应用进行分析。

复杂地质；煤矿采煤；掘进支护技术

1 引言

煤炭资源是不可再生资源，随着开采工作的继续，其开采难度逐渐地加大，并且容易开采的地区开采量越来越少，煤矿开采工作逐渐转移到更为复杂的地质环境中，开采难度进一步加大。同时，这一现状也提高了煤矿开采安全事故的发生率，不仅严重影响了煤矿开采效率还严重危机到人们的生命安全。因此在煤矿掘进开采的过程中，加强掘进支护作业，为煤矿开采工作提供稳定、安全、可靠的开采环境。

2 复杂地质条件下煤矿掘进开采分析

2.1 地质结构的转变

就煤矿开采而言，均是从浅层向深层进行不断推进的，伴随开采地层的逐步深入，如此势必会对原本地质构造造成相应程度的破坏，且主要表现于顶层板岩石特性方面，开采期间会产生显著的转变，同时拱状的围岩同样会面临极大的外力影响，进而加大煤矿掘进开采的难度。

2.2 煤矿巷道的开挖

受复杂地质环境影响，某矿井上部、底部土质相对松散。在煤矿巷道开挖期间，巷道无法持续维持固定形态，而且一次成型后并不容易出现变形，另一方面，巷道顶部、底部板块同样会产生明显的收缩，如此便为安全管理有序开展带来了极大的威胁。

2.3 半煤巷矿区的安全性

在煤矿巷道掘进开采实践中，巷道周边产生大面积的断裂层，巷道坡度也相对较大，不过，矿井内同样有着庞大的薄煤层储藏量。开采方在对薄煤层进行开采施工过程中，煤矿巷道掘进支护多选取半煤巷为重心，在巷道掘进期间，半煤巷对掘进技术、支护一系列设备有着十分严苛的要求，就此环节而言，要想保证采矿区煤矿掘进开采工作的有序开展，就务必要尽可能确保半煤巷矿区的开采安全。

2.4 开采设备相对落后

开采设备未得到及时更新同样一定程度加大了煤矿掘进开采的难度，就开采施工技术设备角度而言，与先进国家开采水平相比，我国在此方面仍旧处于初级发展阶段。在半煤岩开展掘进过程中，倘若出现的岩石硬度系数超过5级，开采设备各部分极易遭受严重磨损，进一步使得巷道掘进1.1地质结构的转变就煤矿开采而言，均是从浅层向深层进行不断推进的，伴随开采地层的逐步深入，如此势必会对原本地质构造造成相应程度的破坏，且主要表现于顶层板岩石特性方面，开采期间会产生显著的转变，同时拱状的围岩同样会面临极大的外力影响，进而加大煤矿掘进开采的难度。

3 实例探析复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术的应用

煤矿位于华坪县腊石沟矿区，矿区处于杨子地台-康滇台背斜-滇中凹陷的北缘。构造形态主要形成于晚期燕山运动。矿区为向北仰起圈闭，向南倾伏敞开的复式向斜构造。矿井井田东部以褶皱为主，以向斜S12-S13为界，分为东西两个构造区，西为“凉棚紧密褶皱区”，东为“大凹简单褶皱区”。区内呈一较缓的单斜构造，倾向除局部随构造的影响而发生变化外，多为南南东-南南西，倾角东部10～13°，西部10～18°，局部20°。

3.1 爆破掘进

3.1.1 深孔爆破基本参数设置

在进行深孔爆破的炮眼深度确定时，应依据当地煤矿井下巷道断面的尺寸与掩饰的性质及爆破过程中的设备机械类型等方面进行综合考虑。通常在工程中的深孔钻机直径大约为为100mm，对钻机型号确定之后，炮孔直径就能相应地得到确定，而通常情况下采用的深孔孔径有 150mm、100mm、80mm。在井下煤矿开采的时候一般情况下，2.5m左右的炮眼深度最为合适。该工程煤矿的孔径是100mm，孔深2m。

3.1.2 炮孔间距及排距的确定

炮孔间距a指的是在深孔爆破过程中同排相邻2个炮孔之间的距离，它的经验公式为：

a=mW1

式中：a为炮孔间距，m；m为抛空的密集系数，一般m值大于1，特殊情况下在比较大的孔径爆破时可取到3或更大；W1为底盘抵抗线，m。炮孔排距b是指相邻2排炮孔之间的距离，它的确定方法与确定最小抵抗线的原理类似。

3.1.3 加强掏槽的处理工作

掘进作业中应用深孔爆破技术，必须加强对掏槽的处理工作。爆破技术人员在合理设置好炮眼位置后，必须展开对掏槽的设置工作，科学设置掏槽直接关系到煤矿掘进爆破的最终质量。所以，煤矿企业要注重掏槽的处理设置作业，保证掏槽设置的合理性，完成对巷道岩体的充分粉碎，并且全面体现出炮眼利用的效果，从而促进煤矿掘进工作有条不紊地开展，缩短掘进作业的周期。当前煤矿行业中普遍应用的掏槽方式主要包括斜眼掏槽、直眼掏槽以及混合掏槽等。爆破技术人员在掘进作业应用深孔爆破技术之前，必须严格按照煤矿巷道掘进的实际情况，合理选择最佳掏槽方式，实现深孔爆破技术的最大化效益，也保障煤矿掘进过程的安全可靠性，防止出现各种安全事故，促进煤矿企业巷道掘进工作的顺利开展。

3.1.5 起爆方式的科学选择

起爆方式选择与深孔爆破效果之间存在着密切的联系，不同起爆方式对于炸药的传爆长度有着不同的明确规定。煤矿企业在深孔爆破技术的实践应用过程中，技术人员必须全面掌握起爆方式的多样化特点，要想保证深孔爆破技术在煤矿掘进作业中达到良好的效果，就要综合考虑到煤矿掘进的实际情况与巷道岩质的特点等，从而有针对性地选择起爆方式。当前在煤矿市场应用最广泛的起爆方式为反响起爆方式，该起爆方式的工作原理为通过在起爆药的末端设置相对应的雷管，内部爆炸的同时，在正向所装炸药就会完成对外爆破工作，这样的爆破过程能够发挥出深孔爆破技术的优势，充分粉碎巷道内部的岩体，提高煤矿掘进的工作效率。爆破技术人员要根据煤矿掘进现场情况，合理设置好具体的爆炸药量，通常情况下正反向装药的比例要保持在1：3，总体而言，反向所装的炸药量一定要超出正向所装的实际药量。

3.2 巷道断面和支护形式

巷道断面根据各巷道围岩性质、服务年限、运输、行人、通风等因素综合考虑确定。本矿井运输大巷和回风大巷断面形状为拱形，根据实际岩性情况采用了“锚网+锚索+喷浆”复合支护，地质破碎带采用格栅钢支撑或型钢支护方式；工作面回风巷、工作面运输巷等为梯形，采用工字钢支架支护，上述支护巷道断面形状和支护方式从现场观察看，支护效果较好，因支护及时变形小，满足矿井通风、行人、运输要求，符合《煤矿巷道断面和交岔点设计规范》（GB50419-2007）的规定。结合该矿井多次施工管理该方式的掘进经验，本次设计在采区回采巷道断面设计中采用梯形巷道断面、选用锚网支护方式。

4 结束语

采煤过程中要保障煤矿下工作人员操作的规范性和煤炭掘进支护技术的有效性，并且对于煤炭开采中支护技术作为关键性技术必须有切实可行的操作性，操作过程中必须符合复杂地质条件的要求，只有这样才能保障在煤炭开采过程中设备和人员的安全，才能实现高效的采煤计划，才能为工业发展提供更多的煤炭资源，才能保障煤炭企业快速稳定的发展。

[1]王元华.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术及其运用[J].企业技术开发月刊，2015（10）：28～29.

[2]赵全义，王玉珏.试析复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术及其运用[J].中国科技博览，2014（22）：280.

[3]李志强.试析复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术及其运用[J].城市建设理论研究：电子版，2014（8）：280.

3.1.4 炸药单耗的取值

炸药单耗Q是爆破单位体积岩石所需要的药量系数，它受很多因素的影响。例如在堵塞、装药条件及起爆方法不变的条件下，炸药单耗Q主要是依据自由面多少、岩石的均匀度和硬度、最小抵抗线的取值等来确定的。实际工程中Q值的确定需通过大量试验及长期实践来进行，切不能盲目通过增加单耗的方式来改善深孔爆破的效果。比如对铁矿石的单耗来说，一般它的单耗Q值取为0.4～0.6g/m3。

TD353

A

2095-2066（2016）32-0087-02

2016-11-1

熊锦东（1969-），男，汉族，工程师，本科，主要从事煤矿安全生产技术工作。