復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用分析

宿利鵬

【摘 要】近年來(lái)，煤礦開(kāi)采強(qiáng)度不斷增加、開(kāi)采深度持續(xù)加大，煤礦開(kāi)采工程地質(zhì)變的越來(lái)越復(fù)雜。在復(fù)雜的開(kāi)采地質(zhì)條件下，煤礦掘進(jìn)會(huì)受到一定程度的影響，本文就復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析研究。

【關(guān)鍵詞】復(fù)雜開(kāi)采地質(zhì)條件；煤礦掘進(jìn)；支護(hù)技術(shù)

0.前言

煤礦的生產(chǎn)挖掘以露天形式開(kāi)采的數(shù)量很少，一般都是地下作業(yè)。另外不同的地區(qū)地質(zhì)又是有區(qū)別的，這就導(dǎo)致了地下的礦井挖掘存在挑戰(zhàn)性，挖掘采煤的作業(yè)環(huán)境十分惡劣 ，所以將煤礦掘進(jìn)的支護(hù)工作做好，可以確保巷道的暢通以及圍巖的穩(wěn)定。綜合分析采煤技術(shù)，正確使用煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)以及對(duì)采煤工藝技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)不僅能保證煤礦的安全生產(chǎn)使質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的水平還能提高煤礦掘井效率。因此，努力的探索有關(guān)煤礦的掘進(jìn)支護(hù)裝置的技術(shù)應(yīng)用，對(duì)煤礦挖掘的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.分析煤礦掘進(jìn)地區(qū)的地質(zhì)條件

下面以一個(gè)典型的深部礦井、高應(yīng)力的軟巖礦區(qū)為例來(lái)分析煤礦掘進(jìn)地區(qū)的地質(zhì)條件。此煤礦掘進(jìn)區(qū)是有上百年歷史的煤礦老礦區(qū)，但是斷層多、礦井地壓過(guò)大、煤層內(nèi)地質(zhì)賦存情況不穩(wěn)定，并且該區(qū)又有十分復(fù)雜的水文地質(zhì)條件。因此此礦區(qū)在煤礦開(kāi)采過(guò)程中存在的困難主要有以下幾點(diǎn)：

（1）在礦井開(kāi)采深度的不斷推進(jìn)的情況下，此礦區(qū)的煤層地質(zhì)結(jié)構(gòu)必然會(huì)遭到破壞，各個(gè)煤層的頂板巖性會(huì)有比較明顯的變化，起拱圍巖的應(yīng)力明顯有升高趨勢(shì)。

（2）開(kāi)采中容易出現(xiàn)“前掘后修”的問(wèn)題。此地區(qū)礦井的頂?shù)装搴兔簩臃浅Ｋ绍?，特別容易破碎，所以在進(jìn)行巷道掘進(jìn)過(guò)程中，難以成形，并且變形情況較為嚴(yán)重。另外，巷道頂?shù)装逡约皟蓭统霈F(xiàn)了大程度的收縮，變形的速度會(huì)比較快，如果掘進(jìn)中底板發(fā)生松軟，又易引起臥機(jī)。

（3）因?yàn)樵摰V區(qū)地質(zhì)條件構(gòu)造復(fù)雜，所以巷道的斷層和有大坡度的巷道也很多。

（4）此礦區(qū)的礦井中，薄煤層的煤礦儲(chǔ)量在總儲(chǔ)量中所占比例較大，所以在薄煤層開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中，主要以半煤巖巷或煤巷作為重點(diǎn)對(duì)象采用巷道回采掘進(jìn)支護(hù)。另外，在進(jìn)行掘進(jìn)半煤巖巷時(shí)，對(duì)掘進(jìn)技術(shù)和掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備的要求很高，因而確保半煤巖巷礦區(qū)安全是進(jìn)行煤礦正常開(kāi)采的關(guān)鍵因素。

（5）因?yàn)槲覈?guó)長(zhǎng)期采用傳統(tǒng)的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)，不能完全與世界先進(jìn)的機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，所以在管理上一時(shí)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)水平，在技術(shù)應(yīng)用上也存在較大的難度。

（6）此礦區(qū)的現(xiàn)有煤礦掘進(jìn)設(shè)備落后導(dǎo)致該礦區(qū)掘進(jìn)能力弱，在半煤巖巷中的巖石層中硬度系數(shù)超過(guò)6的巖石的情況下，礦井的截割速度會(huì)受到嚴(yán)重影響，速度迅速慢下來(lái)，對(duì)設(shè)備本身的截齒以及截割頭等零件產(chǎn)生磨損的可能性增加，掘進(jìn)設(shè)備會(huì)遭到損害。

2.復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵

2.1綜掘機(jī)與普掘機(jī)的選定

通常，巷道的長(zhǎng)度決定了綜掘機(jī)與普掘機(jī)的臨界點(diǎn)，而巷道長(zhǎng)度又需要根據(jù)綜掘機(jī)、普掘機(jī)的掘進(jìn)水平根據(jù)實(shí)際操作確定。以一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)工作面的施工長(zhǎng)度小于300m的時(shí)候需要采用普掘機(jī)，施工長(zhǎng)度大于300m就需要采用綜掘機(jī)，如此分配是根據(jù)普掘機(jī)和綜掘機(jī)各自的特點(diǎn)決定的，能夠顯示各自的優(yōu)點(diǎn)，合理地使用了施工工藝。

2.2截齒的選擇問(wèn)題

選擇截齒的時(shí)候，要注重選擇耐磨強(qiáng)度較高的綜掘機(jī)的截齒，因?yàn)閺?qiáng)度截齒有利于提高煤礦掘進(jìn)的截割速度，還能降低對(duì)截齒的磨損程度。在巖石的硬度大于綜掘機(jī)的截齒切割能力的情況下，我們不能使用機(jī)器設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)行切割，應(yīng)當(dāng)考慮采用爆破等方式，另外在采取爆破方式時(shí)要注意保護(hù)綜掘機(jī)。

2.3臨時(shí)支護(hù)技術(shù)設(shè)備及其應(yīng)用

綜掘機(jī)進(jìn)行煤礦的掘進(jìn)是應(yīng)用到的是綜掘機(jī)的液壓系統(tǒng)，要考慮液壓系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性，另外還要考慮液壓系統(tǒng)停開(kāi)機(jī)之中的閉鎖裝置。這方面研究中，大多都采用綜掘機(jī)機(jī)身的液壓鎖進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。使用支護(hù)技術(shù)能夠減輕工作的強(qiáng)度，從而讓掘進(jìn)工作更加安全和可靠。

2.4開(kāi)門(mén)轉(zhuǎn)為技術(shù)的應(yīng)用

煤礦掘進(jìn)工作過(guò)程中，我們總會(huì)遇到一些技術(shù)難題。這樣一來(lái)，創(chuàng)新設(shè)備技術(shù)就顯得特別重要，需要我們具體研究掘進(jìn)機(jī)的自行開(kāi)門(mén)施工工藝技術(shù)，創(chuàng)新技術(shù)之后，就能大大降低工作阻力，從而減少使用爆破方式處理問(wèn)題。就像煤礦掘進(jìn)過(guò)程中，在開(kāi)門(mén)直接安裝的掘進(jìn)機(jī)施工情況下，機(jī)器后面是重達(dá)45t的運(yùn)輸量，距離在100m左右。在這種情況的操作中不能使用傳統(tǒng)的穿鑿放大原則，要爆破出一段距離之后再進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)的安防和施工工作。

2.5綜掘機(jī)的配套系統(tǒng)問(wèn)題和施工組織管理問(wèn)題

在使用綜掘機(jī)進(jìn)行施工時(shí)，要正確處理好機(jī)器系統(tǒng)以及施工的管理問(wèn)題，合理的規(guī)劃好一套科學(xué)的先進(jìn)的施工管理體系，從而使施工朝著高效、安全、有序的方向進(jìn)行。就像利用彎皮進(jìn)行輸送的過(guò)程中，可以運(yùn)用大角度的長(zhǎng)距離進(jìn)行掘進(jìn)，還可以利用小角度的拐彎掘進(jìn)技術(shù)。實(shí)現(xiàn)大角度長(zhǎng)距離的拐彎掘進(jìn)與采取小角度的連續(xù)拐彎技術(shù)時(shí)最大的角度可以達(dá)到26°。利用這些技術(shù)能提高皮帶運(yùn)行的工作效率。

另外，皮帶機(jī)機(jī)身的尾部有一個(gè)自動(dòng)卸料裝置，它能夠減少因多種客觀因素對(duì)皮帶產(chǎn)生一定程度的磨損進(jìn)而提高施工的安全性。因?yàn)楦鶕?jù)機(jī)器的本身原理及其施工的工藝，合理規(guī)劃好先進(jìn)有效的施工管理一體化的體系，這樣才能真正的發(fā)揮掘進(jìn)機(jī)本身的內(nèi)在性能，并且對(duì)其采取正確的全面的保養(yǎng)，給煤礦的掘進(jìn)工作提供物質(zhì)和技術(shù)層面上的強(qiáng)力支持。

3.穿越斷層的錨網(wǎng)支護(hù)研究

在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，直接破頂法、退后臥底法以及錨桿臨時(shí)支護(hù)加u型鋼架法均適用于復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦掘進(jìn)。

3.1直接破頂法

這種方法換句話說(shuō)是利用掘進(jìn)機(jī)直接將斷層的頂部實(shí)行破除，留下相對(duì)穩(wěn)定的頂板圍巖，然后利用錨網(wǎng)索來(lái)支護(hù)。通常頂板的巖石硬度小于5，落差不大于2m的斷層中頂板容易碎裂，不能支護(hù)。另外，在掘進(jìn)過(guò)程中坡度較大，而巖層的坡度減緩的實(shí)際情況中，直接采用破頂技術(shù)可解決這些地質(zhì)條件中的支護(hù)問(wèn)題。

3.2退后臥底法

礦區(qū)內(nèi)，如果斷層的上頂板比較堅(jiān)固并且完整，它們的落差距離小于2.5m范圍時(shí) ，能夠運(yùn)用支護(hù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行圍巖 ，此時(shí)的掘進(jìn)機(jī)應(yīng)該先后退再采取臥底的形式前進(jìn)，這樣可以確保斷層巷道中各個(gè)指標(biāo)都符合規(guī)定的安全要求。

3.3錨桿臨時(shí)支護(hù)加U型鋼架法

此礦區(qū)中存在的斷層落差很大，在這種情況下圍巖容易破碎和造成垮塌，一般會(huì)利用U型鋼架實(shí)行固定支護(hù)，并和臨時(shí)的超前支護(hù)、錨桿支護(hù)混合使用，保證錨桿傾斜45°，然后利用預(yù)緊力加固圍巖，從而堅(jiān)固臨時(shí)支護(hù)，超前支護(hù)可以避免頂板的破落，在操作過(guò)程中要掌握好錨桿之間的距離。

4.結(jié)論

煤礦的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)能夠保證煤礦開(kāi)采過(guò)程的安全，也是提高煤礦開(kāi)采效率的關(guān)鍵，在特定礦區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)情況下，煤礦掘進(jìn)工作中需要加強(qiáng)綜合機(jī)械化作業(yè)力度，更要加強(qiáng)對(duì)支護(hù)技術(shù)方面的研究，從而在提高煤礦開(kāi)采效率的同時(shí)保證開(kāi)采安全。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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