复杂地质条件下煤矿掘进支护技术的研究

2020-11-26高丁丁

商品与质量 2020年41期

高丁丁

陕西彬长大佛寺矿业有限公司陕西咸阳 713500

1 简析煤矿掘进技术在复杂地质条件下的应用难点

第一，容易破坏地质结构。随着不断加深的煤矿开采深度，致使周围地质结构的稳定性较差。并且会不可避免的破坏该地区的地质结构情况，进而逐渐改变了顶板岩性也随之增强了围岩应力。第二，前掘后修容易产生问题。通常情况下，在前方掘进环节完成之后，应及时修补顶底板，这样才能确保顺利进行后续掘进，这就是所谓的前掘后修[1]。在地质复杂条件下开展煤炭挖掘工作，很容易在前掘后方面出现问题。特别是在松软煤层位置会发生破碎问题，一方面不利于巷道成型另一方面则会巷道掘进工作的开展造成不良影响，从而会阻碍挖掘实际施工。与此同时，在煤矿掘进至顶底板时则会发生一定程度的收缩，进一步提高了巷道变形速度。虽然前掘后修工作能够确保煤矿掘进更好地进行，可也相继增大了掘进工作量。第三，对掘进支护技术提出较高要求。在进行开采薄煤层工作时，通过巷道与半煤岩巷可以保证掘进支护工作人员的安全性，所以应将其视为关键对象而且把巷道回采作为开展掘进支护的重要基础。要是对半煤岩巷进行掘进，无论是掘进支护设备还是技术都提出相对较高要求，所以有关人员应以安全开采为基础，提高应用掘进支护技术的合理性与有效性。

2 复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用

2.1 选择恰当的设备与工具

设备是实施煤矿作业的重要工具，合适的设备对于煤矿开采作业能起到事半功倍的效果，根据具体情况选择合适的设备，复杂地质条件下的掘进设备有普通掘进机和综合掘进机，通常300m 内的施工长度选择普通掘进机即可，300m 以上的施工长度选用综合掘进机更能提高开采效率；截止的选择关键因素在于磨损性能，强度高，耐磨性大的截止更适合复杂地质条件下的作业，通常复杂地质岩石硬度高，为了处长设备的使用寿命，挖掘前可先采取爆破处理以降低设备的劳动强度，实现低成本，高采收目标[2]。

2.2 完善支护体系，确定临界点

在复杂地质条件下开展煤矿掘进和支护工作，需要很大程度的参考煤矿的实际情况，综合考虑施工工艺和设备运行状况等众多因素，形成一个整体的评判，进而用以指导支护体系的建设和完善。首先，要建设和完善支护体系，需要通过加强机械设备管理来实现。液压掘进设备是保障掘进工作持续性的必要工具，与液压掘进设备相结合，建立边坡支护有利于有效实现支护作用。综掘机对于采煤掘进支护的意义就在于通过机载液压锁等多重支护技术的帮助，实现设备系统的稳定性。其次，通过计算确定支护临界点，依赖于建立了有效的、完善的支护体系，通过对掘进实际情况和操作水平的相关信息采集和计算，可以得出支护临界点。在此基础上，对掘进机械的合理选择，充分应用各种分配方式和施工工艺，支护体系会得到进一步的优化。

2.3 综合支护技术

综合支护技术主要指临时锚杆支护技术与 U 型钢支护技术相结合，适用于巷道内存在较大断层、无法顺利使用直接破顶技术的情况下，可对巷道顶板及周围碎石进行有效加固。综合支护结构中，锚杆与 U 型钢相结合，形成临时支护，以确保掘进施工环境稳定，技术应用过程注意锚杆角度及杆间距的把控[3]。另外，U 型钢支护技术还可与锚网喷支护技术相结合，应对巷道岩体内部应力过大的现象。例如，在巷道一侧设置锚网喷支护，预留合理的形变空间释放岩层应力，然后使用 U 型钢形成综合支护系统。综合支护技术的类型较多，可结合具体施工情况，将2 种或以上支护技术结合应用，保证巷道强度达到掘进施工要求。某煤矿工程所在位置地质构造为复式宽缓构造，矿内大落差断层较多，巷道顶板稳定性不足。该工程巷道切眼南侧为采空区，巷道顶板已坍塌，西侧岩层较薄，东侧存在大落差断层，决定采用综合支护的方式，即将锚网和锚索结构与单体液压支护技术相结合进行施工。基于以上支护系统开展掘进作业，过程中未发生任何安全问题，顶板岩层稳定性良好，且巷道宽度未受到明显影响，给掘进施工带来一定便利。经验证，锚网、锚索与单体液压支柱相结合的支护方式支护效果显著，适用于存在大落差断层的复杂地质条件。

2.4 进行模拟实验

通过模拟实验，可提前对煤矿掘进施工方案及支护方案进行可行性分析，结合分析结果做出针对性修改，以获得最佳的掘进支护方案。例如，将地质环境勘探中获取的巷道基本信息输入掘进支护模拟软件中，模拟预测掘进过程中可能出现的地质变动情况，帮助找出岩层稳定性薄弱点，以便有侧重地进行支护方案设计。在支护方案优化上，可通过物理实验，按比例模拟巷道地质结构，给出相应的压力，观测巷道岩层变形情况，为掘进支护施工收集更充分的理论资料。