復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)研究

白冰 王鵬飛?

摘 要：文章在對煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)施工中的復(fù)雜地質(zhì)條件進(jìn)行介紹之后，分析在此復(fù)雜地質(zhì)條件下開展巷道掘進(jìn)施工所面臨的難點，并針對這些難點提出了相應(yīng)的巷道掘進(jìn)支護(hù)工藝要點，以供參考。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)條件;煤礦巷道掘進(jìn);支護(hù)

1、引言

在目前我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的形勢下，人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)中對各種能源的需求在與日俱增，尤其是針對我國傳統(tǒng)的煤炭能源，煤炭資源需求量的增加，推動了煤礦行業(yè)發(fā)展以及煤炭采掘和支護(hù)技術(shù)的進(jìn)步，但是同時也對煤礦開采作業(yè)提出了較高的環(huán)保以及作業(yè)安全等要求。此外，由于煤礦通常處于比較復(fù)雜的地質(zhì)條件下，增加了煤礦開采作業(yè)的難度和危險性，為此就需要不斷應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備來提升煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)水平，同時加強(qiáng)對煤礦采掘作業(yè)過程的管理，重點做好采掘作業(yè)中重點和難點的控制，確保采掘作業(yè)按照施工要求和流程開展，保證煤炭采掘作業(yè)的安全和高效開展。

2、煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)施工的地質(zhì)分析

分析煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)施工的地質(zhì)條件，需要從地質(zhì)構(gòu)造和巖石性質(zhì)兩個方面開展。對于前者來說，指的是巖石和巖體在地球的內(nèi)外應(yīng)力下經(jīng)過變形或位移而形成的地質(zhì)形態(tài)。通常比較復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造主要表現(xiàn)出褶皺、斷裂、劈裂以及其他的面狀或線狀等構(gòu)造特點。同時在比較復(fù)雜的地質(zhì)條件下還會由于存在巖石或巖體的斷層落差以及多變的斷層走向和煤層構(gòu)造態(tài)勢等原因而增加對地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行判斷的難度，此問題在巖層相鄰區(qū)域表現(xiàn)的最為復(fù)雜。而在開展煤礦采掘作業(yè)中會由于掘進(jìn)和支護(hù)等施工而改變此區(qū)域的巖石結(jié)構(gòu)，更增加了施工難度以及安全隱患。這就需要在對煤礦巷道所在地及其周圍的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行科學(xué)勘測的同時，結(jié)合現(xiàn)場情況對煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)參數(shù)和設(shè)備進(jìn)行選擇，保障巷道掘進(jìn)和支護(hù)施工安全。

對于后者來說，由于煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)會破壞巷道內(nèi)原有的巖石結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，這就會破壞其原始應(yīng)力平衡狀態(tài)，導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)的二次分布，還會造成巷道內(nèi)的頂部、底部以及兩側(cè)巖層發(fā)生形狀上的變化以及位移上的位移。針對軟巖層或煤巖層等復(fù)雜地質(zhì)情況來說，在巷道掘進(jìn)中更是會造成巷道內(nèi)部巖石的決裂形變，嚴(yán)重時會造成坍塌事故。這就需要在復(fù)雜地質(zhì)條件下開展巷道掘進(jìn)之前，做好巷道內(nèi)部巖層結(jié)構(gòu)變化的勘測工作，結(jié)合其巖石性質(zhì)對支護(hù)工藝技術(shù)參數(shù)進(jìn)行及時調(diào)整，保證巷道掘進(jìn)作業(yè)的安全和順利開展。下面對上文中提到的軟巖和煤巖這兩種復(fù)雜地質(zhì)條件進(jìn)行分析。對于軟巖結(jié)構(gòu)來說，其巖層表現(xiàn)出松散和軟弱的特點，其不僅具有較低的自身強(qiáng)度，而且其內(nèi)部的孔隙也比較大，容易受到構(gòu)造面切割以及風(fēng)化的不利影響。此外，其內(nèi)部還存在較多的膨脹性黏土，容易在遇水之后出現(xiàn)強(qiáng)度降低的問題。即便其不遇水，巷道內(nèi)的巖石也會隨著時間的變遷而不斷作用并改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出巷道兩側(cè)突出和底部變形等問題，嚴(yán)重時還會造成結(jié)構(gòu)的劇烈變動，甚至?xí)?dǎo)致坍塌事故的發(fā)生。而對于煤巖結(jié)構(gòu)來說，其通常在地質(zhì)構(gòu)造帶附近存在，而且在巷道掘進(jìn)作業(yè)中改變其內(nèi)部巖石結(jié)構(gòu)并進(jìn)行重新分布的作用下，容易在上述地應(yīng)力以及瓦斯等因素的影響下而出現(xiàn)短時間內(nèi)將煤礦、巖石以及瓦斯快速噴發(fā)的事故，這就會給巷道掘進(jìn)作業(yè)帶來危害。

3、復(fù)雜地質(zhì)下煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)施工中的難點分析

分析此條件下開展巷道掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)時遇到的難點需要從此過程中容易出現(xiàn)的問題角度進(jìn)行分析，首先是分析巷道內(nèi)部的應(yīng)力問題。煤礦巷道受到溫度、受力以及濕度等外部因素而出現(xiàn)變形問題時其中各個部分之間會產(chǎn)生相互之間的內(nèi)力，而巷道想要恢復(fù)到之前的狀態(tài)就需要對這種外力作用進(jìn)行抵抗，由此產(chǎn)生的應(yīng)力就是巷道內(nèi)部應(yīng)力，其對巷道掘進(jìn)和支護(hù)施工的穩(wěn)定性和安全性都會造成不同程度的影響。這主要表現(xiàn)在上述應(yīng)力影響下會改變煤礦巷道內(nèi)部機(jī)構(gòu)，尤其是在目前煤礦巷道深度不斷增加的形勢下，會增加采掘作業(yè)中巖石結(jié)構(gòu)的變化程度，也就會增加巷道內(nèi)部應(yīng)力。其中比較嚴(yán)重的就是巷道頂部巖石變化而造成的內(nèi)部壓力，容易對巷道掘進(jìn)支護(hù)的拱形結(jié)構(gòu)造成危害而影響作業(yè)安全和質(zhì)量。

其次是巷道頂部和頂部的松散問題。這主要表現(xiàn)在巷道掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)中的此問題會嚴(yán)重威脅施工作業(yè)安全的問題。尤其是在目前巷道深度不斷增加的形勢下會增加巷道內(nèi)部支護(hù)所受到的壓力，而且?guī)r石結(jié)構(gòu)和地質(zhì)變化也會增加巷道頂部和底部的壓力，還會增加巷道頂部和底部的成型難度并影響其整體穩(wěn)定性。上述問題如果沒有及時處理就會引發(fā)巷道內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形問題，且伴隨有巖石或煤礦的傾落，嚴(yán)重時會導(dǎo)致塌陷問題的發(fā)生。

最后是地質(zhì)斷層問題。針對復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦巷道中的地質(zhì)和巖層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的情況，在開展巷道掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)中容易出現(xiàn)斷層問題，這不僅會影響巷道正常掘進(jìn)施工，而且會增加施工中的安全隱患。這就需要在此施工之前要做好對此區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況的嚴(yán)格勘測工作，針對其中存在的問題以及結(jié)構(gòu)特點來制定施工方案，尤其是針對其中可能存在的斷層問題，需要對施工方法進(jìn)行及時調(diào)整來應(yīng)對并實現(xiàn)問題處理能力的提升。以此來保證在遇到斷層時仍能保證良好的支護(hù)效果，確保巷道掘進(jìn)作業(yè)的安全和順利開展。

4、復(fù)雜地質(zhì)下煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)工藝的技術(shù)要點

面對復(fù)雜地質(zhì)條件下開展巷道掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)時容易出現(xiàn)的問題，不僅要做好對掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)中所應(yīng)用施工機(jī)械設(shè)備參數(shù)的合理設(shè)置，而且要及時更新上述掘進(jìn)支護(hù)施工中的技術(shù)手段和設(shè)備。對于前者來說，在巷道掘進(jìn)作業(yè)中比較常用綜掘機(jī)、掘錨機(jī)等機(jī)械設(shè)備來提升作業(yè)效率，為了確保掘進(jìn)作業(yè)安全，需要結(jié)合現(xiàn)場情況和要求來選擇合適的機(jī)械設(shè)備，做好設(shè)備使用過程中的規(guī)范操作與控制，通過對參數(shù)的靈活調(diào)整來保證設(shè)備操作滿足巷道掘進(jìn)的要求，確保施工效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。此外，由于上述機(jī)械設(shè)備在應(yīng)用中都存在相應(yīng)的臨界點，因此還要結(jié)合現(xiàn)場復(fù)雜的地質(zhì)條件對巷道掘進(jìn)施工中可能會遇到的危險進(jìn)行預(yù)測以及對相應(yīng)的處理手段進(jìn)行全面分析和確定，保證掘進(jìn)施工的順利開展。此外，針對所應(yīng)用的各類機(jī)械設(shè)備，需要加強(qiáng)對操作人員的培訓(xùn)來提升其設(shè)備操作水平，保證設(shè)備使用過程中操作的規(guī)范性，減少由于人為因素而造成的安全隱患，實現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)條件下巷道掘進(jìn)作業(yè)安全水平的提升。

對于后者來說，就是在巷道掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)中積極應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備來提升作業(yè)效率并減少安全隱患。尤其是在目前我國對煤炭資源的需求量在持續(xù)增加以及淺層煤炭資源在不斷減少的同時，煤礦巷道掘進(jìn)深度也在不斷增加，需要通過先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的支撐來進(jìn)行深層地質(zhì)和巖石結(jié)構(gòu)下的開采作業(yè)。重點做好對巖層流體現(xiàn)象、巖石或煤巖的快速噴發(fā)、地壓沖擊等特殊情況的預(yù)防和應(yīng)對。

5、結(jié)語

在目前淺層煤炭資源的逐漸減少，煤礦開采范圍在向巷道更深層發(fā)展，不僅增加了煤礦巷道掘進(jìn)難度，同時也增加了作業(yè)風(fēng)險，需要采用相應(yīng)支護(hù)技術(shù)來確保作業(yè)安全。在上述發(fā)展趨勢下，煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)中也經(jīng)常遇到復(fù)雜地質(zhì)條件的情況，需要結(jié)合不同施工區(qū)域的地質(zhì)特點和環(huán)境情況來設(shè)計施工方案，重點做好對巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的選擇與應(yīng)用，同時通過新技術(shù)和設(shè)備的引入來提升掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)水平，減少掘進(jìn)作業(yè)中的安全隱患，實現(xiàn)煤礦開采作業(yè)效率和質(zhì)量的提升。

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