復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)及其運(yùn)用

王元華

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，煤礦不再是獨(dú)立的個(gè)體，領(lǐng)域的發(fā)展有著不容忽視的作用。我國(guó)對(duì)煤礦的需求量逐漸增大，煤礦的開采難度也逐漸增大，煤礦開采的強(qiáng)度、深度要求都更高，而煤礦的地質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜，為確保采煤時(shí)人員的安全，掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)相當(dāng)重要，文章結(jié)合福建煤礦的特點(diǎn)，提出了采煤時(shí)的一些問題以及采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)；煤礦采煤；掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)；福建煤礦

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）15-0028-02

1 福建煤礦的特點(diǎn)

福建省近年來經(jīng)濟(jì)得到了迅速的發(fā)展，它位于我國(guó)的東南沿岸，對(duì)無煙煤的需求量與日俱增。福建全省的面積達(dá)到12.3萬km2，其中近7 000多km2屬于含煤地層。其中煤礦層大部分位于山區(qū)，礦區(qū)的地貌大多容易遭到侵蝕，地形與平原不同，相當(dāng)陡峭，山溝與山谷之間的切割很深。春夏季雨水量多，而秋冬季卻非常干燥，這些都增大了煤礦開采的難度。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件下的采煤難度

以福建某一個(gè)復(fù)雜地質(zhì)的礦區(qū)為例，該煤礦區(qū)是一個(gè)相當(dāng)有歷史的老礦區(qū)，已有上百年的煤礦開采歷史，然而它的地形復(fù)雜，有大面積的斷裂層，另外，礦井的地壓也偏大。以這種極其復(fù)雜的水文和地質(zhì)環(huán)境為例，對(duì)采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析，有幾下幾個(gè)采煤難點(diǎn)。

2.1 地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化

煤礦的開采是要逐漸由淺到深，在逐漸增加開采的深度的時(shí)候，煤礦原有的地質(zhì)結(jié)構(gòu)一定會(huì)被破壞，重點(diǎn)突出在頂層板的巖石特性上，會(huì)發(fā)生比較明顯的變化，呈拱狀的圍巖會(huì)受到更大的外力作用，加大了煤礦的開采難度。

2.2 巷道的挖掘

在復(fù)雜地質(zhì)條件下，對(duì)于礦井而言，底部和上面土質(zhì)都很松，并且煤層也相當(dāng)松軟，所以在挖掘巷道過程中有很大的困難，在這個(gè)過程中，巷道難以形成固定的形狀，并且在成行后還容易變形，巷道的頂部和底部的板塊容易發(fā)生明顯的收縮，因此支護(hù)技術(shù)在巷道中也難以使用，這樣就會(huì)導(dǎo)致一些安全事故的發(fā)生，會(huì)出現(xiàn)邊挖邊修的狀況，這種狀況嚴(yán)重影響了礦區(qū)的安全生產(chǎn)。

2.3 半煤巷礦區(qū)的安全

由于該礦區(qū)的地質(zhì)條件復(fù)雜，會(huì)出現(xiàn)巷道周邊有大面積的斷層，巷道坡度較大的情況，但是此地的礦井內(nèi)薄煤層的儲(chǔ)藏量很大。進(jìn)行薄煤層的開采時(shí)，巷道的掘進(jìn)支護(hù)主要以半煤巷為重心。在掘進(jìn)時(shí)，半煤巷對(duì)掘進(jìn)技術(shù)和支護(hù)各種設(shè)備的要求都相當(dāng)高。為保證礦區(qū)開采的順利進(jìn)行，要確保半煤巷礦區(qū)的安全。

2.4 技術(shù)、管理的問題

在采煤的掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)方面，我國(guó)與世界發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定的差距。國(guó)外大多采用先進(jìn)的機(jī)械化模式進(jìn)行煤礦的開采，而我國(guó)一直是較傳統(tǒng)的開采模式，在技術(shù)和管理方面都達(dá)不到世界先進(jìn)水平。

2.5 設(shè)備的落后

設(shè)備的落后增強(qiáng)了開采礦區(qū)的難度。在科技設(shè)備方面，我國(guó)一直沒達(dá)到世界的先進(jìn)水平。在半煤巖巷掘進(jìn)的時(shí)候，如果出現(xiàn)硬度系數(shù)>5的巖石層及巖石，設(shè)備的各部分會(huì)發(fā)生較大的磨損，導(dǎo)致巷道采掘支護(hù)技術(shù)設(shè)備遭到破壞，這樣，整個(gè)礦井工作的進(jìn)程就會(huì)受到嚴(yán)重的阻礙。

3 煤礦采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)

3.1 綜掘機(jī)型號(hào)的選擇

綜掘機(jī)的優(yōu)勢(shì)是縮短施工的準(zhǔn)備時(shí)間。為了充分發(fā)揮綜掘機(jī)的優(yōu)勢(shì)，提高采煤的效率，減少施工時(shí)間，一定要重視綜掘機(jī)的選型，選好綜掘機(jī)，采煤掘進(jìn)工作才能順利地進(jìn)行。在選擇綜掘機(jī)型號(hào)的時(shí)候要考慮的因素很多，例如：綜掘機(jī)本身的結(jié)構(gòu)是否緊湊、是否適用于巷道的斷裂面、煤礦區(qū)煤巖的強(qiáng)度指數(shù)、所用設(shè)備的體積大小、設(shè)備的運(yùn)行功率、以及效率等情況。綜合各方面因素，選擇合適的綜掘機(jī)，降低采煤掘進(jìn)的難度。

3.2 截齒的選擇

對(duì)截齒的選擇，主要是看其耐磨強(qiáng)度。若強(qiáng)度不高，會(huì)降低煤礦掘進(jìn)時(shí)截割以及工作的效率，反之，若強(qiáng)度夠高，則會(huì)大幅度地提高煤礦掘進(jìn)時(shí)的工作效率，同時(shí)還能減少截齒的磨損，對(duì)其起一定的保護(hù)作用，例如：使用爆破方式、直接破頂方式時(shí)，強(qiáng)度高的截齒對(duì)設(shè)備有保護(hù)作用。同時(shí)，需要注意的是有的巖石硬度太大，超出了綜掘機(jī)的承受范圍，這時(shí)需要用爆破的方式而不是強(qiáng)行使用應(yīng)用機(jī)器設(shè)備，這種方式不僅無法切割巖石而且會(huì)在很大程度上破壞設(shè)備。

3.3 綜掘機(jī)與普掘機(jī)的選擇

一般而言，把巷道的長(zhǎng)度默認(rèn)為綜掘機(jī)與普掘機(jī)的一個(gè)臨界點(diǎn)。巷道挖掘的長(zhǎng)度是由綜掘機(jī)和普掘機(jī)來決定。在這方面，有明確的規(guī)定，關(guān)鍵取決于工作面巷道的施工長(zhǎng)度，當(dāng)施工長(zhǎng)度>300 m時(shí)，就選擇綜掘機(jī)，反之，當(dāng)施工長(zhǎng)度<300 m時(shí)，則用普掘機(jī)，這種規(guī)定是結(jié)合設(shè)備自身的特點(diǎn)而制定，兩種掘機(jī)的優(yōu)勢(shì)都可以得到充分地發(fā)揮，也有利于合理的安排施工，這樣煤礦的采掘工作才能順利進(jìn)行。

3.4 臨時(shí)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

綜掘機(jī)工作的原理其實(shí)是利用其本身的液壓系統(tǒng)，所以液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性與采煤掘進(jìn)工作息息相關(guān)，在設(shè)備開機(jī)以及關(guān)機(jī)的時(shí)候，需要用到液壓系統(tǒng)的閉鎖裝置。在實(shí)際操作中，要結(jié)合煤礦開采的具體狀況。通常情況下，人們臨時(shí)支護(hù)是通過采用綜掘機(jī)本身的液壓鎖來進(jìn)行，使用臨時(shí)支護(hù)技術(shù)，降低了掘進(jìn)工作中的風(fēng)險(xiǎn)，這樣才能確保采煤掘進(jìn)工作安全順利地進(jìn)行。

3.5 開門轉(zhuǎn)為技術(shù)的運(yùn)用

對(duì)于技術(shù)問題，要改善掘進(jìn)機(jī)的設(shè)備才能解決，在改善的同時(shí)還要?jiǎng)?chuàng)新，關(guān)鍵在于挖掘機(jī)開門施工的工藝，自行的開門方式可以有效降低工作的難度。例如：在煤礦掘進(jìn)工作進(jìn)行時(shí)，需要安裝掘進(jìn)機(jī)，掘進(jìn)機(jī)后面承載的運(yùn)輸量重量在40 t左右，兩者高度相差在100 m左右，在這種狀況下，施工的時(shí)候應(yīng)該先爆破一段空間，而不是運(yùn)用穿鑿放大的原理。采取爆破這種方式，空間夠大，然后掘進(jìn)機(jī)才能進(jìn)行施工，這樣煤礦的采煤工作才能順利地進(jìn)行。

3.6 錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)

①退后臥底法。在巖層較堅(jiān)固并且相當(dāng)完整的地區(qū)，應(yīng)采用退后臥底法。這種方法要與斷層頂部的最低位置保持絕對(duì)安全的距離，采取綜合掘進(jìn)機(jī)不斷后退，臥底不斷前進(jìn)的方式。這種方法相對(duì)比較安全，因?yàn)楸ＷC了整個(gè)施工場(chǎng)地的穩(wěn)定性以及斷層的完整性。退后臥底法對(duì)工作人員的要求相當(dāng)高，需要極好的體力，適應(yīng)高強(qiáng)度以及高壓這種惡劣的工作環(huán)境。

②直接破頂法。在斷層區(qū)域開采煤礦相當(dāng)不穩(wěn)定，特別是煤層地質(zhì)松軟的地段，其危險(xiǎn)系數(shù)相當(dāng)高。在這種斷層地帶采煤直接破頂法較多。直接破頂法的含義是：用掘進(jìn)機(jī)直接破除斷層頂部的松軟層質(zhì)，剩下的頂板巖層都很堅(jiān)固，然后用錨網(wǎng)鎖進(jìn)行支護(hù)。需引起重視的是：當(dāng)頂板巖石的硬度系數(shù)<5且落差<2的時(shí)候無法支護(hù)，巖板容易破碎。還有一種情況，當(dāng)坡度較大時(shí)，也可采用直接破頂法，減小采煤掘進(jìn)的難度。

③錨桿臨支加U鋼法。在斷層落差較大、周圍巖石堅(jiān)固、煤礦蘊(yùn)藏量大的地區(qū)，對(duì)開采的技術(shù)的要求就比較高。錨桿臨支加U鋼法即用U型鋼架固定巷道，把臨時(shí)的超前支護(hù)和錨桿支護(hù)結(jié)合起來。這種方法的使用對(duì)技術(shù)的要求相當(dāng)高，錨桿的傾斜度必須是45 ？觷才能起到效果。

4 結(jié) 語

綜上所述，煤礦掘進(jìn)的支護(hù)技術(shù)是開采煤礦過程中的重要工作，尤其是在復(fù)雜地質(zhì)下進(jìn)行煤礦的開采，支護(hù)技術(shù)是必不可少的。在開采煤礦的實(shí)際工作中，要根據(jù)具體地情況使用支護(hù)技術(shù)，確保煤礦開采工作安全順利進(jìn)行。要不斷提高采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)煤礦事業(yè)的發(fā)展。

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