復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的研究

高丁丁

陜西彬長大佛寺礦業(yè)有限公司 陜西咸陽 713500

1 簡析煤礦掘進(jìn)技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用難點(diǎn)

第一，容易破壞地質(zhì)結(jié)構(gòu)。隨著不斷加深的煤礦開采深度，致使周圍地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差。并且會(huì)不可避免的破壞該地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況，進(jìn)而逐漸改變了頂板巖性也隨之增強(qiáng)了圍巖應(yīng)力。第二，前掘后修容易產(chǎn)生問題。通常情況下，在前方掘進(jìn)環(huán)節(jié)完成之后，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)頂?shù)装?，這樣才能確保順利進(jìn)行后續(xù)掘進(jìn)，這就是所謂的前掘后修[1]。在地質(zhì)復(fù)雜條件下開展煤炭挖掘工作，很容易在前掘后方面出現(xiàn)問題。特別是在松軟煤層位置會(huì)發(fā)生破碎問題，一方面不利于巷道成型另一方面則會(huì)巷道掘進(jìn)工作的開展造成不良影響，從而會(huì)阻礙挖掘?qū)嶋H施工。與此同時(shí)，在煤礦掘進(jìn)至頂?shù)装鍟r(shí)則會(huì)發(fā)生一定程度的收縮，進(jìn)一步提高了巷道變形速度。雖然前掘后修工作能夠確保煤礦掘進(jìn)更好地進(jìn)行，可也相繼增大了掘進(jìn)工作量。第三，對(duì)掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)提出較高要求。在進(jìn)行開采薄煤層工作時(shí)，通過巷道與半煤巖巷可以保證掘進(jìn)支護(hù)工作人員的安全性，所以應(yīng)將其視為關(guān)鍵對(duì)象而且把巷道回采作為開展掘進(jìn)支護(hù)的重要基礎(chǔ)。要是對(duì)半煤巖巷進(jìn)行掘進(jìn)，無論是掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備還是技術(shù)都提出相對(duì)較高要求，所以有關(guān)人員應(yīng)以安全開采為基礎(chǔ)，提高應(yīng)用掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的合理性與有效性。

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

2.1 選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備與工具

設(shè)備是實(shí)施煤礦作業(yè)的重要工具，合適的設(shè)備對(duì)于煤礦開采作業(yè)能起到事半功倍的效果，根據(jù)具體情況選擇合適的設(shè)備，復(fù)雜地質(zhì)條件下的掘進(jìn)設(shè)備有普通掘進(jìn)機(jī)和綜合掘進(jìn)機(jī)，通常300m 內(nèi)的施工長度選擇普通掘進(jìn)機(jī)即可，300m 以上的施工長度選用綜合掘進(jìn)機(jī)更能提高開采效率；截止的選擇關(guān)鍵因素在于磨損性能，強(qiáng)度高，耐磨性大的截止更適合復(fù)雜地質(zhì)條件下的作業(yè)，通常復(fù)雜地質(zhì)巖石硬度高，為了處長設(shè)備的使用壽命，挖掘前可先采取爆破處理以降低設(shè)備的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)低成本，高采收目標(biāo)[2]。

2.2 完善支護(hù)體系，確定臨界點(diǎn)

在復(fù)雜地質(zhì)條件下開展煤礦掘進(jìn)和支護(hù)工作，需要很大程度的參考煤礦的實(shí)際情況，綜合考慮施工工藝和設(shè)備運(yùn)行狀況等眾多因素，形成一個(gè)整體的評(píng)判，進(jìn)而用以指導(dǎo)支護(hù)體系的建設(shè)和完善。首先，要建設(shè)和完善支護(hù)體系，需要通過加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備管理來實(shí)現(xiàn)。液壓掘進(jìn)設(shè)備是保障掘進(jìn)工作持續(xù)性的必要工具，與液壓掘進(jìn)設(shè)備相結(jié)合，建立邊坡支護(hù)有利于有效實(shí)現(xiàn)支護(hù)作用。綜掘機(jī)對(duì)于采煤掘進(jìn)支護(hù)的意義就在于通過機(jī)載液壓鎖等多重支護(hù)技術(shù)的幫助，實(shí)現(xiàn)設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其次，通過計(jì)算確定支護(hù)臨界點(diǎn)，依賴于建立了有效的、完善的支護(hù)體系，通過對(duì)掘進(jìn)實(shí)際情況和操作水平的相關(guān)信息采集和計(jì)算，可以得出支護(hù)臨界點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)掘進(jìn)機(jī)械的合理選擇，充分應(yīng)用各種分配方式和施工工藝，支護(hù)體系會(huì)得到進(jìn)一步的優(yōu)化。

2.3 綜合支護(hù)技術(shù)

綜合支護(hù)技術(shù)主要指臨時(shí)錨桿支護(hù)技術(shù)與 U 型鋼支護(hù)技術(shù)相結(jié)合，適用于巷道內(nèi)存在較大斷層、無法順利使用直接破頂技術(shù)的情況下，可對(duì)巷道頂板及周圍碎石進(jìn)行有效加固。綜合支護(hù)結(jié)構(gòu)中，錨桿與 U 型鋼相結(jié)合，形成臨時(shí)支護(hù)，以確保掘進(jìn)施工環(huán)境穩(wěn)定，技術(shù)應(yīng)用過程注意錨桿角度及桿間距的把控[3]。另外，U 型鋼支護(hù)技術(shù)還可與錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)對(duì)巷道巖體內(nèi)部應(yīng)力過大的現(xiàn)象。例如，在巷道一側(cè)設(shè)置錨網(wǎng)噴支護(hù)，預(yù)留合理的形變空間釋放巖層應(yīng)力，然后使用 U 型鋼形成綜合支護(hù)系統(tǒng)。綜合支護(hù)技術(shù)的類型較多，可結(jié)合具體施工情況，將2 種或以上支護(hù)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，保證巷道強(qiáng)度達(dá)到掘進(jìn)施工要求。某煤礦工程所在位置地質(zhì)構(gòu)造為復(fù)式寬緩構(gòu)造，礦內(nèi)大落差斷層較多，巷道頂板穩(wěn)定性不足。該工程巷道切眼南側(cè)為采空區(qū)，巷道頂板已坍塌，西側(cè)巖層較薄，東側(cè)存在大落差斷層，決定采用綜合支護(hù)的方式，即將錨網(wǎng)和錨索結(jié)構(gòu)與單體液壓支護(hù)技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行施工。基于以上支護(hù)系統(tǒng)開展掘進(jìn)作業(yè)，過程中未發(fā)生任何安全問題，頂板巖層穩(wěn)定性良好，且巷道寬度未受到明顯影響，給掘進(jìn)施工帶來一定便利。經(jīng)驗(yàn)證，錨網(wǎng)、錨索與單體液壓支柱相結(jié)合的支護(hù)方式支護(hù)效果顯著，適用于存在大落差斷層的復(fù)雜地質(zhì)條件。

2.4 進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)

通過模擬實(shí)驗(yàn)，可提前對(duì)煤礦掘進(jìn)施工方案及支護(hù)方案進(jìn)行可行性分析，結(jié)合分析結(jié)果做出針對(duì)性修改，以獲得最佳的掘進(jìn)支護(hù)方案。例如，將地質(zhì)環(huán)境勘探中獲取的巷道基本信息輸入掘進(jìn)支護(hù)模擬軟件中，模擬預(yù)測(cè)掘進(jìn)過程中可能出現(xiàn)的地質(zhì)變動(dòng)情況，幫助找出巖層穩(wěn)定性薄弱點(diǎn)，以便有側(cè)重地進(jìn)行支護(hù)方案設(shè)計(jì)。在支護(hù)方案優(yōu)化上，可通過物理實(shí)驗(yàn)，按比例模擬巷道地質(zhì)結(jié)構(gòu)，給出相應(yīng)的壓力，觀測(cè)巷道巖層變形情況，為掘進(jìn)支護(hù)施工收集更充分的理論資料。

3 結(jié)語

在我國煤礦建設(shè)過程中，煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)所占據(jù)的地位不容置疑，而且面對(duì)進(jìn)一步提高的煤礦開采難度，在復(fù)雜地質(zhì)情況下采取必要的支護(hù)技術(shù)十分重要，這樣不僅能提升開采效率，還可以避免安全事故。所以，要是煤礦開采在相對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件進(jìn)行，應(yīng)提高對(duì)掘進(jìn)支護(hù)的重視，進(jìn)而確保操作人員的生命安全。