复杂地质条件下矿山掘进支护技术研究

李永林

（内蒙古平庄能源股份有限公司风水沟煤矿，内蒙古 赤峰 024076）

传统方式下，我国的矿山开采均采用粗放式开采方式，矿山的开采技术比较落后，使得矿山的开采效率和开采施工安全均难以有效保障。我国是矿产资源大国，矿产资源非常丰富，工业领域的发展离不开矿山开采，同时随着科学技术和社会的不断发展，我国矿产资源的使用需求日益增加，使得矿山开采掘进施工的地质条件更加复杂，对矿山开采掘进技术提出了更高的要求。为此，矿山开采掘进支护技术应运而生。将矿山开采掘进支护技术有效应用到复杂地质条件下矿山掘进施工中，能够有效降低开采安全风险，确保开采人员的人身安全，是确保复杂地质条件下矿企高效、稳定、安全开采的关键技术，矿企应该加强复杂地质条件下矿山开采掘进支护技术的重视度。

1 矿山掘进支护技术的应用意义

通常情况下，矿山开采作业是在地下的，开采作业过程中受到的自然因素等不确定因素较多，尤其是矿井内巷道的通风和排水性比较差，使得隐藏的安全隐患较多，开采作业过程中的的危险系数极高，极易产后安全事故，威胁矿企和开采作业人员的生命财产安全，严重阻碍正常的开采进度。我国作为能源使用大国，矿产资源在社会经济的发展中扮演着至关重要的角色，和人们的生产生活密切相关，安全问题一直以来都是矿产资源开采企业、国家相关部门关注的重点[1]。为此，为了维护好开采人员的生命财产安全和矿山企业的经济效益，确保矿山开采作业安全、顺利开展，矿企应该加强开采施工人员的培训力度，帮助施工人员增强安全意识，规范自身施工行为，同时，矿企自身也应该加强安全保障措施，严格把控矿井内巷道的通风性能、排水性能以及地质结构的稳定性，不断创新发展先进的矿山掘进支护技术，重视开采现场管理，最大程度的降低安全风险。

2 在复杂地质条件下开展矿山掘进工作面临的困境

2.1 巷道前掘后修的工作量较大

众所周知，矿山开采是一项复杂的工程，开采地质条件复杂多变，并且开采环境特别恶劣。在实际的矿山开采过程中，矿层与其顶底板地质中的土质层比较松软，尤其是复杂地质条件下进行巷道掘进作业时很容易造成巷道顶底板发生一定程度的收缩，从而导致巷道发生变形，严重的甚至会发生破碎，进而严重阻碍巷道的整体掘进进度[2]。针对这种情况，通常矿企通过在掘进施工后进行修补处理的方式进行相关作业，以确保矿山掘进工作的顺利进行，但是该方法具有增大巷道掘进作业的工作量的缺点，在实际的矿山开采过程中有一定的局限性。

2.2 矿层地质结构受到破坏

随着社会经济的发展，我国工业领域内的发展越来越依赖于矿产资源，致使矿产资源的使用需求不断增加，各个矿企加大了开采力度，原有的地表浅层的矿产资源已经枯竭，矿层地质结构受到破坏，目前只能在地质结构较为复杂的区域进行开采，这样不可避免的会增加开采作业的难度。尤其是梅雨季节，矿层顶板的岩石受到雨水的侵蚀，极易发生软化严重的甚至会导致围岩断裂，促使矿山开采掘进支护工作面临严峻的挑战[3]。

2.3 开采薄矿层存在安全风险

矿产资源在我国的储存量非常丰富，并且能源产区区域差异性较大，部分矿山产区需要开采大量的薄矿层，使得开采安全风险增大。针对这种情况，为了有效提升矿山开采掘进支护施工的安全性，根据开采区域地质情况合理选择掘进支护设备与掘进技术，同时采用巷道回采措施。

3 复杂地质条件下有效的矿山掘进支护技术

3.1 直接破顶技术

在矿山开采掘进施工过程中，部分矿产资源产区的矿洞顶板上面的岩石硬度和落差距离较小，通常情况下硬度均不超过5而且落差距离不超过2m，围岩的顶板的稳定性较差，极易造成断层的顶板破碎。而通过采用直接破顶技术，能够借助于掘进机破除断层的顶部，促使围岩的顶板的稳定性增强，有效确保矿山开采掘进施工顺利进行。

3.2 退后卧底技术

退后卧底技术具有增强围岩稳定性和提升矿山开采过程的安全性、可靠性的应用优势，在矿山开采掘进施工中主要适用于矿洞顶板的绝对落差不超过2.5m并且矿洞顶板的岩性稳定性良好的矿山中。该支护技术实施支护效果，主要是指卧底处于前进的状态、掘进机处于后退的状态时进行矿山开采挖掘作业。

3.3 锚杆临时支护加U型钢架技术

在矿山开采过程中，由于受到的自然环境等不确定因素较多，非常容易出现较大的断层的突发情况，影响正常的开采进度，严重的甚至会引发周围岩石破碎或者是坍塌。针对这种情况，常采用锚杆临时支护加U型钢架技术。首先，应该结合锚杆临时支护加U型钢架技术、临时超前支护技术以及锚杆支护技术合理运用，以改善临时支护的稳定性[4]。其次，为了有效确保工作人员的人身安全和提升矿山开采效率，应该严格把控锚杆在工作过程中的倾斜角度以及锚杆与锚杆之间的距离参数，确保在合理范围之内，从而有效确保支护效果。

4 矿山掘进支护技术应用现状

相比其他行业，矿产资源深藏地下，矿山开采需要通过地下作业，地下作业过程中地质情况复杂多变，并且地下矿井的通风情况和排水情况恶劣，还需要将矿山中开采出来的能源尽快运输出来，安全隐患较多，极易发生各式各样的安全事故，严重的甚至会出现巷道整体坍塌，不仅会严重威胁开采作业人员的生命财产安全，而且会给矿企造成巨大的经济损失，所以矿山开采行业是高危行业[5]。随着现阶段社会经济的飞速发展，工业生产领域对矿山的需求量日益增加，致使矿企加大了开采力度。部分矿企为了追求企业经济利益最大化，盲目开采，导致地表浅层的矿产资源已经枯竭，并且随着开采力度的加大，加剧了矿产资源的消耗，矿山开采挖掘的深度不断加大，导致矿山开采挖掘的难度随之增大。相关人员亟需加大矿山掘进支护技术的研究，促使整个矿井巷道的可靠性和安全性有效提升。

随着社会科学技术的不断发展，矿山开采掘进支护技术和相关支护设备也随之得到了发展和提升。现阶段，矿山中最常用的一种支付技术就是锚杆支付技术，该技术能够支撑起整个巷道，可以最大程度提高整个巷道的强度，增强巷道的整体稳定性，同时还能够有效降低巷道中的安全风险，最大程度的确保矿山开采安全、稳定、有序开展，有利于促进形成科学、完善的矿山开采掘进支护操作制度，已经在矿山中被广泛应用。

5 复杂地质条件下矿山掘进支护技术应用要点分析

5.1 选取正确的掘进机型号

在实际的矿山开采过程中，掘进机设备辅助矿山掘进支护技术来提升开采掘进过程的安全性和稳定性，所以选取正确的掘进机型号尤为关键。常用的矿山掘进设备主要包括普通型掘进设备和综合型掘进设备两种。首先，工作人员应该结合矿山开采现场地质情况和施工要求，选择合适的掘进机型号。例如，巷道长度超过300m选择综掘机，巷道长度在300m以内选择普通掘进机[6]。其次，应该综合考虑掘进机设备的截割强度、工作效率、机器的维修情况以及机器的结构等因素进行科学合理的选择，以确保矿山开采作业的安全性和矿山开采效率。

5.2 选择适用的截齿

掘进机截齿在一定程度上会直接影响矿山开采的安全性和效率，因此，选择适用的截齿也非常重要。选择截齿的过程中应该注重考虑截齿的强度和耐磨性，以有效降低掘进作业过程中掘进设备的磨损程度，进而有效确保掘进设备的掘进进度。需要注意的是，矿山开采掘进作业不适用于岩石硬度偏大的岩区。

5.3 构建合理的支护体系

构建合理的支护体系能够规范施工人员的施工行为，有效提升施工人员的工作效率，从而有效确保矿山开采掘进作业安全顺利开展。首先，应该使用液压掘进设备配合边坡支护措施，以确保掘进作业支护的实际效果和支护作业的连续性[7]。其次，针对实际情况应该合理选择多重支护技术并用，综合考虑掘进设备的运行情况和系统的闭锁装置。

5.4 合理计算支护临界点

合理计算支护临界点能够有效确保支护体系的合理性与有效性，促使掘进支护体系充分发挥其效果。通常情况下，矿山开采过程中，开采掘进作业现场地质环境极为复杂，潜藏着大量不确定的影响因素，会导致矿山开采掘进作业的过程中当掘进深度逐渐深入时地质条件也发生变化，增加掘进作业的难度。针对这种情况，首先，应该结合矿山开采掘进作业现场地质情况初步算出临界点。其次，应该统筹计算结果、开采环境中的大量不确定的影响因素以及实际的地质变化情况，合理选取掘进设备，同时选择合适的开拓作业方法，例如，先选择立井开拓的方法，再改为斜井开拓的做法，最后改为平硐开拓等方法，尽可能的确保开拓作业有序、有效开展。

5.5 加强对综掘机配套系统的管理

矿山开采作业是一项危险性极高的工作，尤其是在地质条件相对复杂的地形区矿产资源开采过程中，安全风险剧增，安全事故发生率极高。加强对综掘机配套系统的管理，能够有效降低开采作业安全风险，是确保矿山开采作业施工安全、有序开展的重要手段。所以，在开展对综掘机配套系统的管理过程中，针对矿山开采作业过程中地质条件和生产环境复杂多变的情况，应该结合综掘机的相关特性和开采作业现场实际情况，综合分析统筹全局。同时，应该通过建立完善的现场管理机制、加大相关管理人员培训力度等措施，强化相关管理人员队伍建设，促使相关管理人员不断提升自身综合素质，为矿山掘进工作顺利开展提供可靠的力量保障。另外，还应该根据矿山开采作业具体情况，建立健全施工制度，建立严格的监督管理制度，做到实时记录综掘机的情况，促使施工现场各项资源得到有效控制，进而有效确保矿山开采作业进度和效率。

综上所述，矿产资源关系我国社会经济的发展，矿山掘进支护技术能够有效提高矿山资源的开采效率和安全性。矿企应该不断优化创新矿山掘进支护技术，从而确保复杂地质情况下的能源开采效果。