復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術應用分析

熊錦東（華坪縣永興金達礦業(yè)有限公司，云南麗江674800）

復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術應用分析

熊錦東（華坪縣永興金達礦業(yè)有限公司，云南麗江674800）

隨著我國工業(yè)近幾年的快速發(fā)展，工業(yè)生產對煤炭資源的需求是日益增加，對煤炭企業(yè)的采煤工作有了更高更嚴格的要求，因為復雜地質條件下進行采煤工作不僅對采煤技術、采煤設備有更高更嚴格的要求，復雜地質工作環(huán)境對工作人員的安全也有著很大的威脅。本文結合實例對復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術以及應用進行分析。

復雜地質；煤礦采煤；掘進支護技術

1 引言

煤炭資源是不可再生資源，隨著開采工作的繼續(xù)，其開采難度逐漸地加大，并且容易開采的地區(qū)開采量越來越少，煤礦開采工作逐漸轉移到更為復雜的地質環(huán)境中，開采難度進一步加大。同時，這一現(xiàn)狀也提高了煤礦開采安全事故的發(fā)生率，不僅嚴重影響了煤礦開采效率還嚴重危機到人們的生命安全。因此在煤礦掘進開采的過程中，加強掘進支護作業(yè)，為煤礦開采工作提供穩(wěn)定、安全、可靠的開采環(huán)境。

2 復雜地質條件下煤礦掘進開采分析

2.1 地質結構的轉變

就煤礦開采而言，均是從淺層向深層進行不斷推進的，伴隨開采地層的逐步深入，如此勢必會對原本地質構造造成相應程度的破壞，且主要表現(xiàn)于頂層板巖石特性方面，開采期間會產生顯著的轉變，同時拱狀的圍巖同樣會面臨極大的外力影響，進而加大煤礦掘進開采的難度。

2.2 煤礦巷道的開挖

受復雜地質環(huán)境影響，某礦井上部、底部土質相對松散。在煤礦巷道開挖期間，巷道無法持續(xù)維持固定形態(tài)，而且一次成型后并不容易出現(xiàn)變形，另一方面，巷道頂部、底部板塊同樣會產生明顯的收縮，如此便為安全管理有序開展帶來了極大的威脅。

2.3 半煤巷礦區(qū)的安全性

在煤礦巷道掘進開采實踐中，巷道周邊產生大面積的斷裂層，巷道坡度也相對較大，不過，礦井內同樣有著龐大的薄煤層儲藏量。開采方在對薄煤層進行開采施工過程中，煤礦巷道掘進支護多選取半煤巷為重心，在巷道掘進期間，半煤巷對掘進技術、支護一系列設備有著十分嚴苛的要求，就此環(huán)節(jié)而言，要想保證采礦區(qū)煤礦掘進開采工作的有序開展，就務必要盡可能確保半煤巷礦區(qū)的開采安全。

2.4 開采設備相對落后

開采設備未得到及時更新同樣一定程度加大了煤礦掘進開采的難度，就開采施工技術設備角度而言，與先進國家開采水平相比，我國在此方面仍舊處于初級發(fā)展階段。在半煤巖開展掘進過程中，倘若出現(xiàn)的巖石硬度系數(shù)超過5級，開采設備各部分極易遭受嚴重磨損，進一步使得巷道掘進1.1地質結構的轉變就煤礦開采而言，均是從淺層向深層進行不斷推進的，伴隨開采地層的逐步深入，如此勢必會對原本地質構造造成相應程度的破壞，且主要表現(xiàn)于頂層板巖石特性方面，開采期間會產生顯著的轉變，同時拱狀的圍巖同樣會面臨極大的外力影響，進而加大煤礦掘進開采的難度。

3 實例探析復雜地質條件下的煤礦掘進支護技術的應用

煤礦位于華坪縣臘石溝礦區(qū)，礦區(qū)處于楊子地臺-康滇臺背斜-滇中凹陷的北緣。構造形態(tài)主要形成于晚期燕山運動。礦區(qū)為向北仰起圈閉，向南傾伏敞開的復式向斜構造。礦井井田東部以褶皺為主，以向斜S12-S13為界，分為東西兩個構造區(qū)，西為“涼棚緊密褶皺區(qū)”，東為“大凹簡單褶皺區(qū)”。區(qū)內呈一較緩的單斜構造，傾向除局部隨構造的影響而發(fā)生變化外，多為南南東-南南西，傾角東部10～13°，西部10～18°，局部20°。

3.1 爆破掘進

3.1.1 深孔爆破基本參數(shù)設置

在進行深孔爆破的炮眼深度確定時，應依據(jù)當?shù)孛旱V井下巷道斷面的尺寸與掩飾的性質及爆破過程中的設備機械類型等方面進行綜合考慮。通常在工程中的深孔鉆機直徑大約為為100mm，對鉆機型號確定之后，炮孔直徑就能相應地得到確定，而通常情況下采用的深孔孔徑有 150mm、100mm、80mm。在井下煤礦開采的時候一般情況下，2.5m左右的炮眼深度最為合適。該工程煤礦的孔徑是100mm，孔深2m。

3.1.2 炮孔間距及排距的確定

炮孔間距a指的是在深孔爆破過程中同排相鄰2個炮孔之間的距離，它的經驗公式為：

a=mW1

式中：a為炮孔間距，m；m為拋空的密集系數(shù)，一般m值大于1，特殊情況下在比較大的孔徑爆破時可取到3或更大；W1為底盤抵抗線，m。炮孔排距b是指相鄰2排炮孔之間的距離，它的確定方法與確定最小抵抗線的原理類似。

3.1.3 加強掏槽的處理工作

掘進作業(yè)中應用深孔爆破技術，必須加強對掏槽的處理工作。爆破技術人員在合理設置好炮眼位置后，必須展開對掏槽的設置工作，科學設置掏槽直接關系到煤礦掘進爆破的最終質量。所以，煤礦企業(yè)要注重掏槽的處理設置作業(yè)，保證掏槽設置的合理性，完成對巷道巖體的充分粉碎，并且全面體現(xiàn)出炮眼利用的效果，從而促進煤礦掘進工作有條不紊地開展，縮短掘進作業(yè)的周期。當前煤礦行業(yè)中普遍應用的掏槽方式主要包括斜眼掏槽、直眼掏槽以及混合掏槽等。爆破技術人員在掘進作業(yè)應用深孔爆破技術之前，必須嚴格按照煤礦巷道掘進的實際情況，合理選擇最佳掏槽方式，實現(xiàn)深孔爆破技術的最大化效益，也保障煤礦掘進過程的安全可靠性，防止出現(xiàn)各種安全事故，促進煤礦企業(yè)巷道掘進工作的順利開展。

3.1.5 起爆方式的科學選擇

起爆方式選擇與深孔爆破效果之間存在著密切的聯(lián)系，不同起爆方式對于炸藥的傳爆長度有著不同的明確規(guī)定。煤礦企業(yè)在深孔爆破技術的實踐應用過程中，技術人員必須全面掌握起爆方式的多樣化特點，要想保證深孔爆破技術在煤礦掘進作業(yè)中達到良好的效果，就要綜合考慮到煤礦掘進的實際情況與巷道巖質的特點等，從而有針對性地選擇起爆方式。當前在煤礦市場應用最廣泛的起爆方式為反響起爆方式，該起爆方式的工作原理為通過在起爆藥的末端設置相對應的雷管，內部爆炸的同時，在正向所裝炸藥就會完成對外爆破工作，這樣的爆破過程能夠發(fā)揮出深孔爆破技術的優(yōu)勢，充分粉碎巷道內部的巖體，提高煤礦掘進的工作效率。爆破技術人員要根據(jù)煤礦掘進現(xiàn)場情況，合理設置好具體的爆炸藥量，通常情況下正反向裝藥的比例要保持在1：3，總體而言，反向所裝的炸藥量一定要超出正向所裝的實際藥量。

3.2 巷道斷面和支護形式

巷道斷面根據(jù)各巷道圍巖性質、服務年限、運輸、行人、通風等因素綜合考慮確定。本礦井運輸大巷和回風大巷斷面形狀為拱形，根據(jù)實際巖性情況采用了“錨網+錨索+噴漿”復合支護，地質破碎帶采用格柵鋼支撐或型鋼支護方式；工作面回風巷、工作面運輸巷等為梯形，采用工字鋼支架支護，上述支護巷道斷面形狀和支護方式從現(xiàn)場觀察看，支護效果較好，因支護及時變形小，滿足礦井通風、行人、運輸要求，符合《煤礦巷道斷面和交岔點設計規(guī)范》（GB50419-2007）的規(guī)定。結合該礦井多次施工管理該方式的掘進經驗，本次設計在采區(qū)回采巷道斷面設計中采用梯形巷道斷面、選用錨網支護方式。

4 結束語

采煤過程中要保障煤礦下工作人員操作的規(guī)范性和煤炭掘進支護技術的有效性，并且對于煤炭開采中支護技術作為關鍵性技術必須有切實可行的操作性，操作過程中必須符合復雜地質條件的要求，只有這樣才能保障在煤炭開采過程中設備和人員的安全，才能實現(xiàn)高效的采煤計劃，才能為工業(yè)發(fā)展提供更多的煤炭資源，才能保障煤炭企業(yè)快速穩(wěn)定的發(fā)展。

[1]王元華.復雜地質條件下的煤礦采煤掘進支護技術及其運用[J].企業(yè)技術開發(fā)月刊，2015（10）：28～29.

[2]趙全義，王玉玨.試析復雜地質條件下的煤礦采煤掘進支護技術及其運用[J].中國科技博覽，2014（22）：280.

[3]李志強.試析復雜地質條件下的煤礦采煤掘進支護技術及其運用[J].城市建設理論研究：電子版，2014（8）：280.

3.1.4 炸藥單耗的取值

炸藥單耗Q是爆破單位體積巖石所需要的藥量系數(shù)，它受很多因素的影響。例如在堵塞、裝藥條件及起爆方法不變的條件下，炸藥單耗Q主要是依據(jù)自由面多少、巖石的均勻度和硬度、最小抵抗線的取值等來確定的。實際工程中Q值的確定需通過大量試驗及長期實踐來進行，切不能盲目通過增加單耗的方式來改善深孔爆破的效果。比如對鐵礦石的單耗來說，一般它的單耗Q值取為0.4～0.6g/m3。

TD353

A

2095-2066（2016）32-0087-02

2016-11-1

熊錦東（1969-），男，漢族，工程師，本科，主要從事煤礦安全生產技術工作。