浅谈煤矿掘进支护技术在复杂地质条件下的应用

2021-11-23刘昊薛栋梁

商品与质量 2021年28期

刘昊薛栋梁

山东万祥矿业有限公司山东济南 271107

随着煤矿开采深度的不断增加，掘进支护面临的环境日趋复杂，导致掘进支护出现了各种类型的问题。因此，煤矿企业应充分认识到当前煤矿掘进支护出现的新情况、新变化，结合本矿井面临的掘进支护特点，采取针对性的措施，全面提升掘进支护的效果，更好保证掘进支护的质量与安全性。

1 巷道掘进中支护工艺研究意义

在开凿地下巷道使用设备过程中，一定要增加煤矿巷道四周岩石和岩层的牢度程度，就是运用有关的器材当支柱。倘若在进行煤矿巷道四周岩石和岩层的维护、巩固过程中，想要采用的支柱设备应和开凿地下巷道一起进行，就会在相当大的方面使煤矿的挖掘效率得到影响，从而使开工本钱加大。因此，提高煤矿挖掘的效率，加大煤矿挖掘的产量，一定要对支护方法进行改善。关于支护设备和技艺完整性的研制，不仅可以高效率降低进行支护耗用的时间，提高开凿地下巷道工作的效率，还能够减少煤炭挖掘过程中巷道岩层暴露的时间，使职工的作业量降低，提高支护度，同样也保护了挖掘职工的人身健康[1]。

2 复杂地质条件煤矿采煤掘进支护技术应用的难点

一是地质结构的变化。煤矿是一种相对来说比较特殊的资源，优质的煤炭往往集中在地心深处，开采深度越深，煤炭资源也就越丰富，但是由于地质条件复杂，开采进入到煤矿深层之后，地质结构变得更加复杂，煤层中的地质结构可能会在外力作用下遭到破坏。其主要支护难点集中在顶层岩石之上，在缺乏针对性开采方案的情况下，必须要采取外力对其进行支护，否则煤矿开采的效率将会因此大幅度降低。

二是巷道挖掘难度大。当煤层结构地质情况比较复杂时，如果地层底部以及上部的土质处于相对比较松软的状态，那么巷道挖掘所面临的问题可能也会增加，如土质松软增加了巷道的成型难度，即便是顺利成型，只要有外力作用也容易导致巷道形变，因此导致诸多支护技术难以顺利应用，煤矿资源开采期间由于支护技术应用不到位，因此安全事故频发，严重影响了煤矿企业经济效益与社会效益的提升。

三是掘进支护技术不能适应实际需求。在深部环境下，整个地质条件非常复杂，煤矿掘进面临的各种问题也相对较多，例如，传统的锚索网支护在浅部巷道条件下，可取得较好的掘进支护效果，但是从深部巷道掘进支护情况来看，其中出现了各种类型的问题，不能有效达到实际工作的需求。因此，更新支护技术已经成为深部煤矿掘进支护的重中之重，但是从当前很多煤矿开展的掘进支护实际情况来看，仍旧过多的选择使用传统的支护技术，导致掘进支护中出现了各种类型的问题[2]。

3 煤矿掘进支护技术在复杂地质条件下的应用

3.1 直接破顶法的运用

在断层区域采煤过程中，开采难度相对较大，该区域往往会出现各种难以预料的情况，地质条件不稳定。为了确保断层区域煤层开采的安全性，通常使用直接破顶法来完成之后，直接破顶法指的主要是通过掘进机直接破除顶部的松软地质层，只余下坚固的顶板岩，通过进行支护。需要关注的问题在于如果顶板岩的落差在两米以下，岩石硬度系数超过5时，往往无法有效地完成支护，很容易导致顶板破碎等情况出现。

3.2 后退卧底技术的运用

后退卧底技术在复杂地质条件下应用的突出性优势就在于可以保证施工的坚固性、完整性，然后结合煤矿资源开采的实际需求，合理的整合巷道支护技术，煤矿资源开采的整体效率和质量也将因此得以大幅度提升。当然，该技术应用期间，还需要结合实际的地质环境作为参考，选择合适的支护技术。如巷道的暴露高度大、导致下盘煤层以及断层无法有效的保留，因此给支护工作带来了较大的不变。所以说，在应用支护技术时，还需充分考虑断层方面的问题，要充分保证断层的稳固性，尽可能的降低因为断层问题所引发的施工停滞不前的问题。在具体的采煤掘进支护技术应用期间，可以根据断层高度选择合适的机械设备，如断层高度在1-3m时，可以选择掘进机进行煤矿开采，使得顶煤的最高开采高度控制在32m左右，此时往往还需要配合使用台阶方法进行掘进支护，保证采煤的顺利进行[3]。

3.3 临支加U钢法

从掘进巷道的支护来看，复杂地质条件下经常会出现各种类型的断层问题，若断层的落差相对较大时，因为在断层区域内围岩整体受到了较大的摩擦与挤压，岩性整体已经非常破碎，在进行掘进施工时，需要采用临时支护的方式对巷道进行强化。从掘进支护实践来看，临时支护应当选择使用U型钢协同锚杆支护的方式，可取得较好的支护效果。在具体实施时，还需要充分结合锚杆、锚索等临时性支护措施，对围岩开展深层加固。特别是在深部复杂环境下，很多区域的围岩已经表现出分层破坏的特点，这就导致若仍旧采用传统的单一支护方式，不能实现对掘进支护的较好保证，需要及时采取相关的措施进行支护强化，形成复合型支护结构。