复杂地质条件下煤矿掘进支护技术应用研究

刘志炜

平宝公司

复杂地质条件下煤矿掘进支护技术应用研究

刘志炜

平宝公司

煤企想要实现长远发展，必须要解决复杂地质条件下的煤矿掘进支护问题。随着煤矿资源的需求不断加大，煤矿开采的强度和深度都在增加，这就必然遇到复杂的地质条件。本文主要探讨了过地质构造的主要方法。

复杂地质条件；煤矿掘进；支护技术；地质构造；方法

一.概述

某矿所属的井田地质构造比较复杂，经常遇到断层和陷落柱，其水文地质条件偏向中等，属于带压开采矿井。矿井初步设定的生产能力为180万t/年，现在主要开采的煤层是3.4#以及9#。前者煤层的厚度维持在1.4-5.9m，平均厚度3.63m，煤层结构相对复杂，常含1-3层夹矸，上部和中部的夹矸层较为稳定，3.4#煤层全区都能够开采，可采指数1.0，变异系数为27.8%，煤层整体自西向东增厚，煤层属于稳定型。后者煤层厚度维持在1.65-6.12m，平均厚度4.21m，该煤层结构也较为复杂，常含2-4层夹石，可采指数为1.0，变异系数为9.5%，煤层整体自东南向西北方增厚，煤层属于稳定型。在煤层顶板构成上，3.4#煤层主要为黑色的砂质泥岩，局部为细砂岩或者是中砂岩，而9#煤层主要为L1庙沟灰岩，局部和前者相同，底板为泥岩。

二.复杂地质情况

第一，断层。该矿井田里面地质构造比较复杂，大致形态为倾伏状、波浪式不对称向斜结构，断裂构造情况主要包括以下三个带，即东南部断层带、中心褶曲断裂带、西北边缘断层带，区里存在很多的断层，主要以正断层形式出现。报告显示，有55条落差大于5m的断层，生产时还揭露了89条落差大于3m的正断层，这对矿井生产形成阻碍。

第二，陷落柱。受煤系基底奥灰岩岩溶发育的原因，同时由于长时间的溶蚀，令煤系地层沿着地下岩溶塌陷，这就形成了现在的柱状陷落。矿井在勘探时发现陷落柱3个，但采掘至现在已经揭露49个。

三.矿井过地质构造的方法

第一，经常用到的方法有瑞利波物探、巷探、钻探等，通过上述方法对工作面前方地质构造情况进行查明，然后通过已知的工作面周边构造情况、相邻巷道揭露构造情况、有掘必钻资料，同时结合预报编制过构造的技术策略，再超前预测地质构造。

第二，通过地质预报以及勘探资料，对过构造的安全技术策略进行提前编写，同时对用到的类似工字钢、破板、圆木等支护材料准备好。

四.掘进工作面过地质构造的方法

1.过 断层

第一，3.4#煤过断层。主要通过采用棚锚联合的方式对断层以及其前后5m的范围进行支护，采用锚杆、钢带、钢筋网、锚索结合的方式对巷道顶板进行全锚支护，全锚支护顶板时采用螺纹锚杆、锚索、钢筋网、W型钢带联合支护，在两条钢带中间布置锚索，在两帮支护时采用菱型金属网结合螺纹锚杆的方式。架棚支护时候选用的工字钢为11#矿用，棚梁净口3.7m，棚距0.7m，梁长4m，腿长3.2m，攀帮构顶时候按照帮三顶四的原则，叉角为0.5-0.6m。

第二，9#煤过断层。主要通过全锚支护的方式过断层顶板，而巷道顶板全锚支护采用锚索、金属网、锚杆相结合的方式。顶锚采取矩形方式进行布置，顶锚杆使用螺纹锚杆，规格为d20mm×12000mm，同时要和d6mm的钢筋网结合，打注锚杆5根，间排距为1000mm×1000mm。帮锚杆布置时也呈矩形，间排距为也为1000mm×1000mm，同时挂金属网。断层上下盘打注对锚索要通过实际情况进行，所用锚索规格为d17.8mm×L6300mm。

2.过 陷落柱

第一，3.4#煤过陷落柱。如果陷落柱各项要求达标，比如岩性坚硬、无溶洞、胶结性好、无淋头水、锚杆锚索预紧力符合要求等，此时选择全锚支护，顶板采用螺纹锚杆(规格为d20mm×2000mm)联合W型钢带和钢筋网进行支护，同时再打锚索加强支护，锚索规格为d17.8mm×6300mm，在两条钢带中间打锚索，每隔一排布置两根。两帮通过螺纹锚杆和菱型金属网结合的方式支护，无炭柱段净宽保持在4.5m，净高大于3.0m，排距为800mm，同时确保断面两帮和地板平缓过渡。如果遇到锚杆锚索预紧力、无淋头水、岩性坚硬、胶结性好、无溶洞不符合标准，就得采用锚棚联合的支护方式，选用11#矿用工字钢，棚梁净口3.7m，棚距0.7m，梁长4m，腿长3.2m，攀帮构顶时候按照帮三顶四的原则，叉角为0.5-0.6m。

第二，9#煤过陷落柱。若陷落柱顶部胶结完整且坚硬的话，支护方式选择锚网联合的方式，顶板采用螺纹锚杆和金属网矩形布置相互结合的方式，螺纹锚杆规格为d20mm×2000mm，间距1000mm，打注锚杆5根，排距也为1000mm，帮锚采用螺纹锚杆和菱型金属网矩形布置的方式结合，间距为1000mm，打注锚杆3根。若陷落柱煤岩混合、松软、有淋头水、顶部胶结松散，则采用全锚支护和架棚支护联合的方式，架棚支护选用11#矿用工字钢，棚梁净口3.7m，棚距0.9m，梁长4m，腿长3.2m，攀帮构顶时候按照帮三顶四的原则，叉角为0.5-0.6m。

五.复杂地质条件下煤矿掘进支护技术建议

第一，要加强预报工作，对工作面构造要进行综合技术评价，然后提前编制过构造技术。过构造时要对过构造技术测量进行验证，一旦和现场不相符，那么就要第一时间调整。

第二，过构造时施工单位要有领导监督和指挥，当工作面掘进至破碎带的时候，一定要加密支护，如果遇到冒落段，则选择特殊的支护方式，禁止空顶作业，落实敲帮问顶制度，发现隐患及时处理。

第三，如果工作面出现严重的跨帮和顶板破碎的情况，适宜采用注浆技术，该技术有很强的实用性，通过气压或者是液压的方式把凝固的浆液注入岩石的孔隙、裂隙中，确保围岩具有抗渗性好、强度高、稳定性高的特性。另外，在过构造时该技术充分保障了巷道的安全，防止围岩变形、降低巷道返修次数、提高巷道稳定性，弊端为价格较贵，不宜批量使用。

[1]陈远云.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用分析[J].内蒙古煤炭经济，2012，(10)：102+104.

[2]司栓柱.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术的运用分析[J].山西能源学院学报，2017，30(03)：12-13.

刘志炜，1987.2；男；汉族，籍贯：信阳，本科，毕业于河南理工大学；助理工程师