復(fù)雜條件下掘進(jìn)工作面支護(hù)技術(shù)研究

秦云龍

（汾西礦業(yè)集團(tuán)柳灣煤礦，山西 孝義 032300）

我國采礦行業(yè)整體發(fā)展速度不斷加快，在采礦工作過程中所使用的技術(shù)方法也在不斷優(yōu)化和完善，但是在實(shí)際工作過程中遇到一些比較復(fù)雜的地質(zhì)條件，掘進(jìn)工作面的安全性問題仍然沒有得到全面解決。以現(xiàn)階段我國采礦工作要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，傳統(tǒng)形式下的煤礦井下掘進(jìn)工作面支護(hù)技術(shù)方法，無法滿足大規(guī)模采礦工作的要求和標(biāo)準(zhǔn)，因此在煤礦開采工作過程中需要對更加先進(jìn)的支護(hù)技術(shù)進(jìn)行合理使用，同時要有效做好復(fù)雜地質(zhì)條件的勘察和分析工作，保證掘進(jìn)工作面各項工作的安全穩(wěn)定進(jìn)行，保證煤礦井下工作人員的人身安全。

1 復(fù)雜地質(zhì)條件下掘進(jìn)工作面支護(hù)技術(shù)應(yīng)用情況

在近幾年的發(fā)展過程中，我國煤礦開采工作面支護(hù)技術(shù)的使用，主要是以錨桿支護(hù)技術(shù)為主，通過錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，可以有效提高整個煤礦井下巷道的支護(hù)工作效果，同時降低支護(hù)工作成本以及人員的勞動強(qiáng)度，加快整個煤礦工作面的掘進(jìn)工作效率。隨著煤礦開采深度的不斷上升，在開采工作過程中掘進(jìn)工作面所面臨的復(fù)雜地質(zhì)條件越來越多樣化，煤礦巷道圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不足，同時整個受力環(huán)境越來越復(fù)雜，對整個井下工作安全性造成了比較嚴(yán)重的影響。在掘進(jìn)工作面的支護(hù)工作當(dāng)中，錨網(wǎng)支護(hù)巷道經(jīng)常會產(chǎn)生大量錨桿、錨索破壞性問題，對整個放倒的安全性造成了較大的影響[1]。

在面臨一些比較復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境下，因?yàn)槊簩拥穆裆盍坎粩嗉哟螅诰蜻M(jìn)工作面開挖過程中動壓掘進(jìn)工作作用會造成巷道的應(yīng)力加大，造成巷道產(chǎn)生明顯的位移松動以及出現(xiàn)錨桿錨索斷裂等問題。通過對現(xiàn)場工作信息收集之后可以看出，復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境條件下煤礦巷道因?yàn)橹車鷰r體受力條件出現(xiàn)變化，整個圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也有所下降，同時掘進(jìn)巷道和圍巖之間的結(jié)構(gòu)面夾角結(jié)構(gòu)面的密度相互之間的結(jié)合情況，以及主體圍巖結(jié)構(gòu)受力方向會產(chǎn)生明顯的差異，造成巷道周圍圍巖結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的變形，對整個煤礦掘進(jìn)工作面各項工作開展造成了一定的干擾和影響，同時也對整個錨網(wǎng)支護(hù)設(shè)計以及支護(hù)工作效果造成困難。對此，煤礦開采工作單位必須要針對復(fù)雜地質(zhì)條件進(jìn)行全面分析，對掘進(jìn)工作面支護(hù)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和完善，充分保證煤礦井下掘進(jìn)工作的順利進(jìn)行[2]。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件下掘進(jìn)工作面支護(hù)工作原則分析

第一，要充分做到一次性支護(hù)到位，最大程度上控制周圍圍巖結(jié)構(gòu)變形問題所產(chǎn)生的影響。錨網(wǎng)支護(hù)主要是以主動支護(hù)技術(shù)為主，需要保證一次性支護(hù)完成有效，控制圍巖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的變形問題，需要盡可能避免出現(xiàn)二次或者以上重復(fù)性支護(hù)工作。一方面，可以全面實(shí)現(xiàn)礦井內(nèi)部的集約、高效以及安全生產(chǎn)活動，為整個掘進(jìn)工作面正常工作提供安全保障，另一方面，通過錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，其主要特點(diǎn)是保證支護(hù)完成之后整個掘進(jìn)工作面的穩(wěn)定性可以得到充分保證，如果圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行反復(fù)多次的破壞和再施工，整個掘進(jìn)工作面的支護(hù)工作效果會受到明顯的影響，進(jìn)而會形成比較嚴(yán)重的安全隱患。

第二，要有效遵循預(yù)應(yīng)力控制工作原則，充分做好掘進(jìn)工作面的主動支護(hù)工作。預(yù)應(yīng)力施加是錨網(wǎng)支護(hù)工作的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，主要是區(qū)分錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)屬于被動支護(hù)還是主動支護(hù)的參考工作標(biāo)準(zhǔn)，要充分保證預(yù)應(yīng)力達(dá)標(biāo)狀態(tài)下錨桿支護(hù)工作，才可以實(shí)現(xiàn)良好的主動支護(hù)效果，充分發(fā)揮出錨網(wǎng)支護(hù)的功能和作用[3]。首先，需要通過現(xiàn)有的技術(shù)方法，對錨桿施加足夠的預(yù)應(yīng)力作用；其次，通過錨桿配件的使用，可以保證錨桿的加固預(yù)應(yīng)力得到充分發(fā)揮，以此來有效擴(kuò)大錨網(wǎng)支護(hù)應(yīng)力的作用和范圍，有效提高錨網(wǎng)支護(hù)工作的整體性和穩(wěn)定性。第三，要有效遵循“三高一低”的支護(hù)工作原則，加快掘進(jìn)工作面的工作速率?！叭咭坏汀敝饕傅氖歉邚?qiáng)度、高剛性程度、高穩(wěn)定性以及低支護(hù)密度的工作原則。在掘進(jìn)工作面的支護(hù)工作當(dāng)中，需要有效提高錨桿材料的強(qiáng)度和剛性程度，避免材料在使用過程中出現(xiàn)受力破壞問題，在保證支護(hù)系統(tǒng)的整體使用有效性和穩(wěn)定性的情況下，控制支護(hù)材料的使用密度，有效降低單位面積錨桿材料的使用數(shù)量，提高掘進(jìn)工作面的掘進(jìn)工作速率。

3 復(fù)雜條件下掘進(jìn)工作面錨桿支護(hù)技術(shù)分析

3.1 錨桿支護(hù)工作方案

需要基于復(fù)雜地質(zhì)條件下的圍巖結(jié)構(gòu)以及煤層條件，制定出合理的支護(hù)工作方案，在錨桿支護(hù)工作當(dāng)中需要確認(rèn)錨桿參數(shù)情況，其中主要包含錨桿的長度、直徑、間距以及角度大小等。其中比較常見的煤礦巷道錨桿，主要設(shè)置為梅花型排列形狀，中間位置錨桿設(shè)置在煤礦巷道的中心線，兩邊位置的錨桿距離頂廓線200～300 mm，錨桿之間的間距大小為0.5～1.2 m，錨桿的角度設(shè)計需要保證中間錨桿和水平面之間的夾角為90°，兩邊位置的錨桿需要保證與水平面之間形成70°夾角，中間位置的錨桿間距地面不超過1.0 m，側(cè)向位置的錨桿不能超過2 m。在掘進(jìn)工作面錨桿布置過程中，主要是采用丁字形排列，錨桿之間的間距不能超過1.2 m。在錨桿支護(hù)工作當(dāng)中需要對不同類型的錨桿材質(zhì)和錨桿型號進(jìn)行合理選擇，由于需要支護(hù)工作力度不同，受到巖體性質(zhì)等方面因素的影響，所使用的錨桿質(zhì)量也存在一定的差異性[4]。最后，需要合理選擇錨固劑。在支護(hù)工作開始之前需要有效做好拉力測試工作，保證錨桿加固工作效果，同時降低工程施工成本，保證掘進(jìn)工作面的整體支護(hù)工作安全性。

3.2 錨桿支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

在針對掘進(jìn)工作面進(jìn)行錨桿支護(hù)技術(shù)的使用過程中，需要充分明確整個支護(hù)工作任務(wù)流程以及確認(rèn)先后工作的順序。首先，需要確認(rèn)分層分段開挖工作流程，要保證隨時開挖隨時支護(hù)。在完成第以步工作之前，不能直接進(jìn)行下一層土層的開挖工作，在使用機(jī)械開挖工作當(dāng)中防止出現(xiàn)嚴(yán)重的塌陷情況，可以對開挖完成之后的巖體表面噴射混凝土材料，并且在混凝土充分凝固之后再進(jìn)行后續(xù)的鉆孔工作，同時也可以通過安裝鋼筋網(wǎng)片，在噴射混凝土面層之后再進(jìn)行鉆孔同時設(shè)置土釘。在鉆孔施工過程中要保證上下左右的角度符合支護(hù)工作要求，避免出現(xiàn)角度過大或者過小等情況，其次，在支護(hù)工作過程中需要避免出現(xiàn)錨桿孔洞深度不足，注漿管在正式開始使用之前，需要有效檢查是否產(chǎn)生明顯的破裂和堵塞問題。在注漿工作之前需要使用水引入，用水充分濕潤輸漿管道。灌漿工作結(jié)束之后需要及時清洗輸漿管道以及灌漿設(shè)備，然后再進(jìn)行混凝土噴射工作，初次緊固的情況下需要保證時間完全達(dá)標(biāo)，并且在工程施工完成之后需要對其實(shí)施二次加固處理，避免錨桿固定程度不足，最后需要有效做好成品防護(hù)工作，完成錨桿安裝工作[5]。

3.3 錨桿支護(hù)工作中的注意問題

在支護(hù)工作過程中必須要嚴(yán)格依照標(biāo)準(zhǔn)的支護(hù)工作流程來進(jìn)行操作，在鉆孔工作之前需要先做好敲幫問頂工作，禁止出現(xiàn)空頂作業(yè)情況，然后將鉆孔完成之后內(nèi)部的大量積水和殘渣進(jìn)行徹底清理，必須要嚴(yán)格依照標(biāo)準(zhǔn)的角度來進(jìn)行鉆孔工作。相關(guān)工作人員在工作過程中需要合理佩戴防護(hù)手套，避免和皮膚之間形成直接接觸，同時要避免出現(xiàn)明火問題和影響。錨桿支護(hù)工作結(jié)束后需要對整個支護(hù)工作過程、施工過程進(jìn)行必要的安全監(jiān)測，在監(jiān)測工作當(dāng)中需要從所使用的材料設(shè)備、操作方法、施工流程以及人員的專業(yè)技術(shù)等幾個方面來進(jìn)行嚴(yán)格控制，其中比較常用的安全監(jiān)測技術(shù)方法，主要包含表面位移離層儀、錨桿測力計、多點(diǎn)位移計等。通過有效判斷錨桿的實(shí)際受力條件，檢查煤礦巷道頂板的壓力大小以及周圍圍巖結(jié)構(gòu)的位移情況，判斷是否存在嚴(yán)重的安全隱患，有效控制報警器發(fā)出警報信號，預(yù)防安全事故的產(chǎn)生。

4 結(jié)語

在面臨一些比較復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境條件下，煤礦井下的掘進(jìn)工作面支護(hù)工作，非常關(guān)鍵，需要引起相關(guān)煤礦開采工作單位的高度重視，在實(shí)際工作當(dāng)中需要有效結(jié)合復(fù)雜地質(zhì)條件情況，對錨桿支護(hù)技術(shù)方法進(jìn)行合理使用，嚴(yán)格依照標(biāo)準(zhǔn)的操作流程提高掘進(jìn)工作面的支護(hù)工作效果和穩(wěn)定性。