复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用

彭志涛 张红刚

摘要：煤矿作业环境复杂，针对复杂的地质条件，通过有效的掘进支护技术能够大大保证开采作业的安全性。本文将对掘进支护技术的具体应用进行分析，以供参考。

关键词：复杂地质条件;掘进支护技术;影响;应用

1.前言

从当前国内煤矿生产情况来看，多数煤矿已经进入到深部开采阶段，在深部开采的过程中，其相对于浅部开采出现了较大的不同，特别是随着巷道埋深的增加，整体的地应力更为复杂，给煤矿支护效果提出了更高的要求。

2.煤矿掘进支护的重要性分析

煤矿公司提供的煤炭资源对中国的社会和经济发展至关重要。在生产过程中，煤矿企业要确保安全生产，做好安全防控工作。如果在生产过程中不采取安全措施，将会影响公司生产活动的顺利进行，并危及员工的生命财产安全。因此，在生产过程中，煤矿公司必须在维护地下煤矿，深入分析潜在的安全隐患以及制定积极的预防措施方面发挥领导作用。巷道開挖支护是地下矿井的重要保护措施。在开发援助时，有必要通过考虑当地的地质条件和环境条件并选择科学合理的辅助技术确保援助的质量。

3.复杂地质条件对采矿掘进工作的影响

3.1巷道固定困难

如今很多矿产资源所处位置较深，地质条件复杂，尤其是很多矿体附近都有大量松散岩土分布，给掘进工作带来了巨大挑战。在巷道掘进施工期间，多种外力作用导致巷道成形难度大，即使通过机械化技术保持了比较规则、稳定的形状，但是随着掘进深度不断加深，周边岩体结构发生变化，巷道各个端点、支撑物都会发生形变，导致巷道变形，产生安全隐患。巷道无法固定，给支护技术的实施带来了困难，同时还会影响采矿效率。

3.2设备运行困难

目前我国在地下巷道掘进、采矿方面掌握着比较成熟的技术，很多地区矿产开采都实现了机械化，但是一方面这些技术仍然存在着一定短板，另一方面如今采矿行业面临的复杂地质条件的情况越来越多，相关设备的运行和技术的实施存在着多方面问题。例如，进行半固体矿岩巷道掘进作业时，如果遭遇硬度系数超过5的岩石、岩层，掘进设备磨损程度将急剧上升，不仅对设备本身产生不良影响，还会限制巷道掘进支护技术的发挥。

3.3潜在风险因素多

在深度较大、地质条件复杂的地区进行采矿作业，存在着很多潜在的风险因素。如煤矿开采领域中常见的瓦斯、地下水问题等，都会给掘进支护技术的实施和支护结构的稳定性产生影响。而要充分避免这些因素，对地质勘察技术、施工管理水平的要求更高。但是目前在部分地区，我国相关矿产开采企业尚未掌握足够先进的地质勘测和相关地质环境下可靠的掘进支护技术，同时部分施工人员和管理人员专业素质参差不齐，很容易忽略各类风险因素，导致掘进支护施工质量不佳，诱发安全事故。

4.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用要点

从当前各个煤矿掘进支护的实践来看，在复杂的地质条件下，煤矿掘进支护可采用不同的案，例如“锚杆支护”“锚网索支护”“锚网索喷支护”“U型钢+锚网索支护”等，不同的支护方案有着不同的支护要求，适用不同的掘进支护需要，但是从各种类型的煤矿掘进支护技术应用情况来看，技术方案虽然有着较大的差别，但是在具体应用的过程中，均需把控好如下掘进支护技术要点，才能更好地提升煤矿掘进支护效果，更好地提升煤矿掘进支护的安全性。

4.1注重提升顶板的承受能力

从各种类型的煤矿掘进支护技术方案来看，注重提升顶板的承载能力非常关键。在具体实施的过程中，首先应当做好对顶板完整性的保护，以最大限度的措施来确保煤矿顶板的稳定性，从而有效地减少上覆围岩的出现大面积的松动破坏，尽量让更大范围的围岩处于原岩应力状态，例如，随着顶板围岩完整性的增加，掘进支护上覆围岩能够处于三轴应力状态，在三轴应力状态下，围岩的极限强度将会明显增加，在支护过程中，围岩顶板自身承载能力更高，可形成支护体和围岩之间共同承载结构。在具体施工中，可通过及时对巷道表层进行初喷、及时挂网、使用锚杆托盘、使用预应力锚杆、增加锚杆预应力等方式及时实现对巷道顶板的有效支护。若在掘进支护巷道顶板已经非常破碎，可通过深部高应力注浆的方式，实现巷道破碎围岩的有效粘结，从而使巷道围岩处于一种相对完整的状态，更好地保证巷道顶板围岩的完整性，提升围岩承受极限。

4.2注重让巷道释放内部高应力

大量深部巷道掘进支护实践表明，仅选择使用强力支护的方式，在很多情况下，已经不能满足深部高应力掘进支护的要求，因此，需采用“让抗”相结合的耦合支护方式，才能更好地提升深部巷道支护效果。在具体实施的过程中，可选择使用两步骤支护的方式，例如，可对掘进面进行一次锚网喷支护，之后给巷道预留一定的变形时间和变形空间，使集聚在巷道围岩内部的高应力得到一定的释放，之后，再进行U型钢支护或者强力锚索支护，从而形成巷道围岩+锚网喷+U型钢或者强力锚索等组成的复合支护结构，更好地提升深部巷道掘进支护的效果。此外，这里需要注意的是，对于二次支护时间的选择非常关键，二次支护既需要确保巷道围岩内积聚的高能力得到较好的释放，又需要实现对巷道围岩变形的有效控制。

4.3注重控制巷道围岩的流变

在软岩巷道掘进时都强调顶板松软，要求“短掘短砌”，巷道掘进后，立即进行永久支护，此时软岩因流变膨胀发生了较大的变形，使刚性支护结构在没有达到强度前就破坏了。另一方面这种支护结构不允许承受任何变形，一旦开裂就失效了，不得不大面积返修。对于软岩巷道要求及时支护达到封闭围岩，避免围岩风化吸水膨胀，抑制围岩流变的扩大是很必要的，此时最好采用锚喷技术进行临时支护，然后利用巷道收敛变形、围岩压力和支护结构的相互作用，寻找适合软岩允许的临时支护变形范围内进行永久支护的最佳时间。

4.4科学采用临时支护技术

如今比较先进的掘进设备都配备有临时支护系统，也就是在掘进的过程当中，对作业区周边岩体进行临时支撑，保护设备安全。例如，图3是目前比较热门的综掘机的液压临时支护系统，该设备的临时支护配置是通过液压锁来控制。另外，在掘进作业过程中，工作人员也需要在密切关注周边岩体状态的情况下，合理采用液压支柱、打点柱等方法来避免岩体崩落，保证施工安全。

4.5保证支护材料的质量和选用先进的支护设备

掘进材料是掘进作业安全性的重要保证，煤矿公司不应使用劣质材料来节省影响支护安全性的生产成本。煤矿公司必须建立支护材料的质量控制标准，并根据巷道的实际情况选择质量保证材料，以免因支护材料出现问题而发生安全事故。为了有效地确保巷道支护的安全性和可靠性，必须使用先进的支护设备。必须根据煤矿的实际情况，科学、合理地选择支护设备，以有效提高支护结构的安全性和稳定性。当前，一些国家在其煤矿生产过程中使用了智能监控和驾驶员辅助设备。该设备在开挖过程中监视屋顶周围的岩石，并允许在锚固施工过程中实时使用电子设备监控固定力，以有效提高道路驾驶辅助的质量和安全性。

5.结束语

综上所述，针对复杂地质条件，在煤矿的开采作业中，要提高掘进支护作业水平，通过有效的方法控制支护作业，保证作业的安全性。

参考文献

[1]侯社伟，谷松山.半煤岩巷快速掘进技术及合理支护参数的研究[J].中州煤炭，2019（11）：20-23.

[2]索永录，赵峰，刘洋.王家山矿锚网支护煤巷掘进速度影响因素分析[J].煤炭科学技术，2019（3）：27-30.