復(fù)雜地質(zhì)條件下巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)及應(yīng)用探討

李銀謙

山東方大工程有限責(zé)任公司 山東淄博 255150

煤炭企業(yè)，尤其是采掘工作，是事故高發(fā)、危險(xiǎn)性高的行業(yè)，在煤礦事故中除了瓦斯爆炸，以煤礦頂板事故為最常見(jiàn)的煤礦事故。之所以會(huì)出現(xiàn)頂板事故，主要是在掘進(jìn)過(guò)程中，隨著掘進(jìn)的不斷推進(jìn)，支護(hù)工作跟不上工程進(jìn)度，臨時(shí)支護(hù)措施不可靠，就有可能出現(xiàn)巷道塌陷，不僅制約了工程進(jìn)度，更是對(duì)工作人員的生命安全造成了極大的威脅，不僅危害企業(yè)的效益，還會(huì)影響企業(yè)的正常運(yùn)行和長(zhǎng)期發(fā)展。

1 煤礦掘進(jìn)的地質(zhì)條件

1.1 地質(zhì)結(jié)構(gòu)

關(guān)于地質(zhì)結(jié)構(gòu)，其具體指代地層在內(nèi)部和外界應(yīng)力的共同作用下，巖層或是巖體產(chǎn)生形變、移動(dòng)或是斷裂而形成的地質(zhì)形態(tài)。通?？梢苑譃閮A斜、水平、褶皺等地質(zhì)結(jié)構(gòu)。在較為復(fù)雜的地質(zhì)狀態(tài)中，斷層的走向和落差具有眾多變化，地質(zhì)結(jié)構(gòu)無(wú)法得到有效預(yù)測(cè)。尤其是在臨近地質(zhì)構(gòu)造的過(guò)程中，因?yàn)橹ёo(hù)、掘進(jìn)等操作帶來(lái)的影響造成巖體受到的應(yīng)力重新分布[1]。

1.2 煤巖性質(zhì)

煤礦巷道掘進(jìn)工作的開(kāi)展中，打破了巷道原本的應(yīng)力平衡，周邊巖體的應(yīng)力會(huì)進(jìn)行重新分布，巷道的底板、頂板也會(huì)移動(dòng)，并發(fā)生變形的情況。尤其是在軟巖中進(jìn)行巷道掘進(jìn)工作，巖體移動(dòng)及變形的情況會(huì)更為顯著，因此需要尤為關(guān)注巷道支護(hù)的監(jiān)督管理，根據(jù)實(shí)際情況變更相關(guān)技術(shù)參數(shù)。關(guān)于軟巖，其成分中包含蒙脫石和高嶺石等，導(dǎo)致其在遇水時(shí)容易發(fā)生膨脹的情況。軟巖本身強(qiáng)度不高，遇水之后會(huì)發(fā)生水理作用，強(qiáng)度會(huì)變得更低。正因如此，軟巖巷道若是形成時(shí)間較長(zhǎng)，在水理和應(yīng)力共同作用下，巷道的兩側(cè)會(huì)凸顯出來(lái)，底鼓會(huì)發(fā)生嚴(yán)重形變。

2 復(fù)雜地質(zhì)狀況下煤礦巷道掘進(jìn)中存在的難點(diǎn)

2.1 應(yīng)力問(wèn)題

煤礦掘進(jìn)過(guò)程中會(huì)受到應(yīng)力的作用，應(yīng)力決定了巷道的穩(wěn)定性，其與巷道的安全性有著密不可分的關(guān)系。然而目前煤礦開(kāi)采中，開(kāi)采的深度逐漸加大，對(duì)這一過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力大小也造成了一定影響，在頂板巖性發(fā)生變化的過(guò)程中，受到的壓力也會(huì)變大，這樣嚴(yán)重?fù)p壞了起拱圍巖，造成較為明顯的干擾，這種情況導(dǎo)致的地質(zhì)問(wèn)題需要引起我們的關(guān)注。

2.2 巷道掘進(jìn)的安全性受到頂?shù)装逅缮⒊潭鹊挠绊?/h3>

關(guān)于巷道頂?shù)装澹涑尚未嬖诤艽髥?wèn)題，難以達(dá)到預(yù)期的穩(wěn)定性，在實(shí)際應(yīng)用中，容易產(chǎn)生比較顯著的散亂情況，造成一定的安全隱患，因此需要做好相應(yīng)的管理工作，對(duì)其松散程度加以分析，如此便可以采取相應(yīng)措施對(duì)其加以處理。

2.3 地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的斷層會(huì)影響煤礦開(kāi)采的安全性

開(kāi)采煤礦過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到一些復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，這些地質(zhì)結(jié)構(gòu)通常會(huì)存在一些斷層的情況，阻礙了巷道掘進(jìn)工作的有序推進(jìn)，這就需要從各個(gè)層面對(duì)斷層結(jié)構(gòu)造成的影響加以分析，并采取一定措施進(jìn)行解決，確保掘進(jìn)工作更為良好的開(kāi)展，特別是針對(duì)坡度較大巷道的掘進(jìn)工作，應(yīng)該予以高度關(guān)注[2]。

3 煤礦采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)分析

3.1 臨時(shí)支護(hù)技術(shù)

通過(guò)綜掘機(jī)的液壓系統(tǒng)，形成臨時(shí)支護(hù)，是工程中普遍應(yīng)用的臨時(shí)支護(hù)技術(shù)。應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)需要首先檢查掘進(jìn)機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以及液壓鎖裝置的性能，在設(shè)備良運(yùn)行的前提下，可以實(shí)現(xiàn)提高支護(hù)效果，保障作業(yè)的安全性。

3.2 直接破頂技術(shù)

通過(guò)掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)斷層頂部的破除，實(shí)現(xiàn)圍巖保持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)下，錨網(wǎng)索可以起到一定的支護(hù)作用，主要應(yīng)用于巖層坡度較大的情況。但巖層厚度小于5 米時(shí)，容易出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。

3.3 退后臥底技術(shù)

當(dāng)頂板與頂板斷層的落差小于2．5 米時(shí)，可以采用掘進(jìn)機(jī)的退后臥底技術(shù)，保證臥底能一直處于前進(jìn)狀態(tài)，達(dá)到一定的支護(hù)效果，并保證煤礦頂板的完整。

3.4 錨桿支護(hù)技術(shù)在煤礦掘進(jìn)巷道中的作用

錨桿支護(hù)技術(shù)主要發(fā)揮的作用就是懸吊作用，為使掘進(jìn)巷道更具有穩(wěn)定性，施工人員可利用錨桿將層狀圍巖中穩(wěn)定性較差的巖層懸吊起來(lái)，并起到明顯的支護(hù)作用。但這一支護(hù)方式也存在一定的局限性，若圍巖巖層自身的穩(wěn)定性未達(dá)到支護(hù)的要求，則這種支護(hù)方式反而容易對(duì)巷道的穩(wěn)定性起到不良影響。

如果煤礦掘進(jìn)巷道的圍巖巖石層屬于多層次的巖石結(jié)構(gòu)，則施工人員可采用組合梁錨桿支護(hù)的方式，利用錨桿錨固搭建成巖石的板梁，使多層圍巖的穩(wěn)固性得以提升。因?yàn)殄^桿的支撐性能較好，不易受剪力而損壞，故這一支護(hù)方式可以有效地避免圍巖巖石層出現(xiàn)松動(dòng)或錯(cuò)動(dòng)。除此之外，這一錨桿支護(hù)方式可有效地提升頂板抗彎性能，使支護(hù)頂板地承載能力得到大幅的提升。況且，我國(guó)煤礦資源中，多數(shù)的煤系圍巖都屬于出層狀，錨桿支護(hù)的形式對(duì)于出層狀的煤系圍巖具有較強(qiáng)的支護(hù)作用，故該項(xiàng)技術(shù)得到了廣泛地應(yīng)用。

3.5 砌碹支護(hù)技術(shù)

砌碹支護(hù)在當(dāng)前我國(guó)煤炭行業(yè)中是最基本、最常用的井巷支護(hù)方法，主要分成：料石砌碹、混凝土砌碹。主要適用于煤礦井下的不受回采影響，服務(wù)期長(zhǎng)的巷道。具有如下優(yōu)點(diǎn)：本身砌碹支護(hù)是連續(xù)整體，對(duì)圍巖能起封閉作用，防止其風(fēng)化；且非常堅(jiān)固、耐久以及防火、防水、阻水、通風(fēng)阻力小。而且材料來(lái)源廣泛，多數(shù)可以就地取材。但是其也有缺點(diǎn)，砌碹支護(hù)主要承受頂部壓力，對(duì)于頂壓不均勻或者不對(duì)稱(chēng)、側(cè)壓較大的情況，受力較差，容易出現(xiàn)裂縫。而且不能立即產(chǎn)生支撐能力，需要養(yǎng)護(hù)時(shí)間，且造價(jià)較高[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)煤礦建設(shè)過(guò)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(kāi)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(kāi)采效率，還可以避免安全事故。所以，要是煤礦開(kāi)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。