复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用分析姚龙

复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用分析姚龙

姚龙

郑州煤电股份有限公司超化煤矿，河南新密452385

摘要：中国煤炭资源分布地区广而多，在煤矿开采中经常会面临各种各样复杂的地质条件，给煤矿开采工作带来一定挑战。为在复杂地质条件下顺利开展工作，研究并改进复杂地质条件下煤矿掘进支护技术具有极其重要的实践意义。

关键词：复杂地质条件；煤矿掘进；支护技术应用；

大量实例表明，在复杂地质条件中应用煤矿掘进支护技术，即能很大程度上提高煤矿开采的效率，也可以有效保证煤矿开采人员和开采设备的安全性。但我国对煤矿掘进支护技术的研究还有待进一步深入分析。因此，本文对复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术做了如下分析。

一、影响煤矿安全生产的原因

煤矿的地质条件较为复杂，同时还存在断层问题，需进行综合分析，以此来确保生产安全，这就需将影响煤矿生产安全的因素找出来，以便为煤矿的生产安全提供保障。经研究发现，该煤矿地质条件相对复杂，它周围的围岩相对松散，容易造成巷道强度不够进而发生破碎，如果再加上雨水的冲刷，巷道更容易出现软化情况，这就使得巷道的支护更加困难。该煤矿同时还存在着断层和构造发育的情况，在掘进中巷道因为没有足够强的围岩作为保证，稳定性难以得到保证，岩层结构进而受到影响，这就使得在煤矿的开采中易出现裂缝，给顶板增加了压力，给煤矿开采带来危险。煤矿开采中，一般使用的是开放式的巷道支护结构，如果巷道顶部压力突然增大，围岩容易出现应力过于集中的情况，使得煤矿的开采安全得不到保证。

二、煤矿掘进的技术难点

煤矿掘进过程中面对的主要问题就是光面爆破情况。光面爆破是目前比较普遍使用的一种控制爆破方式。光面爆破以后，锚喷支护巷道的断面不仅能够保证符合设计的轮廓要求，还能够对围岩的松动范围进行有效的控制，这样就能够改善巷道支护状态，充分发挥巷道自身的抗压能力，对支护效果的显著提高有着积极的作用。所以说，煤矿巷道施工中，光面爆破是一个非常重要的环节。但是，因为巷道结构中一部分软弱的围岩最小抵抗线非常小，这就给光爆参数的制定造成了很大的难度，使得最终光爆的效果不甚理想，造成支护效果的不完善。针对这种问题，我们在以往经验的基础上对原有的施工工艺进行了优化。

三、复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用分析

1.多向聚能高效破岩技术

（1）技术原理。多向高效破岩是支护巷道进行快速掘进施工的一个重要技术。该种工艺主要根据对炸药能量的高效合理使用，并同时配合特制的爆破装置，从而达到巷道岩石合理爆破的目的，并且能够有效保证巷道的支护质量。该项技术的优点就是能够保证在掏槽爆破中避免炮孔孔壁形成压碎区，并且有效改善炸药能量的释放形式，能够保证岩石沿着聚能穴方向产生定向的断裂，岩体的成型质量较好，稳定性比较高，支护费用也有很大程度的降低，和传统爆破方式相比，达到相同爆破效果的情况下，能够减少大约10%的炸药耗量。

（2）爆破方案。一般情况下，在巷道掘进之前双楔形的复式掏槽围岩会受到较高的压力，这就导致了爆破夹制力过大，使得无法得到满意的掏槽效果。除此之外，巷道的围岩结构比较软弱，爆破过程中产生的震动会对围岩造成严重的影响。因此，在以往经验的基础上，我们针对原有的爆破设计，通过使用双楔形复式结构的掏槽方式，以弥补垂直的楔形掏槽方式效果不理想的问题。这种掏槽方式对于人工多台钻机进行并行施工的情况非常适合。具体的施工顺序为先内后外，并且逐层加深，同时要求把一段掏槽的药量分为两段，这样就可以有效减少爆破的振动效应，不仅能够显著提高施工的效率，还能够有效保证炮孔利用率的合理高效利用。

2.综掘锚网支护过断层技术的应用分析。煤矿因为存在工作面断层的情况，且其正断面和逆断面都存在不同程度的地质发育问题，所以煤层间的连续结构会遭到破坏，煤矿在掘进过程中容易产生破碎情况，矿体还存在很大的波动性，对掘进速度造成影响，难以确保煤矿安全。所以，断层情况不同所使用的支护技术也不同。直接割顶法和后退卧底法是常用的煤矿掘进锚网索支护技术。一是后退卧底法。在煤矿掘进作业中，巷道会发生下移，所以应用后退卧底法进行支护，以此确保煤矿开采的安全性锚网索支护技术一般应用在那些断层落差在2.5m内高度，同时煤矿的直接顶板强度也应达到要求，支护巷道周围的围岩确保巷道安全。围岩支护时，掘进机需往后移动15m左右。因为煤矿的工作面施工坡度要比土坡坡度小，所以应将巷道中低于12°的载坡作为卧底，巷道的断层下巷高度需采用后退卧底的方式来达到要求。因为在该煤矿的施工方向，断层存在着不同程度的发育，煤层因此而发生下移，所以应使用后退卧底法让其顺利经过断层。在断层位置进行施工时，巷道顶端和断层面的上盘煤层顶板齐平，要想继续作业，需在煤层顶板处用锚杆进行支护，以此来支护断层面顶板。采用后退卧底支护方式，对顶板围岩几乎没有影响，围岩结构的稳定性由此可得到保证，支护效果也很好。但该法在使用过程中需花费较大的工作量，巷道高度由此也得到了增加，需要很大的作业强度。因此，在煤矿掘进施工中如果采用后退卧底法经过断层，就需采用锚网索来对巷道和断面层进行加固，不要出现巷道高度过高的情况，以此确保巷道的安全。二是直接割顶法。在煤矿掘进工作中，断层如果存在2m以内的落差，煤层因为断层结构而发生下移，如果煤层顶板强度不够，顶板易破碎，为了确保开采安全，可将强度低的岩石直接截割破碎，如果岩石强度较大需利用锚网进行支护。这就是所谓的直接割顶法，使用各种方法将断层支护位置处岩石容易破碎的问题避免掉，同时还能避免因为使用后退卧底法而出现的工作量大的问题，支护速度较快。三是起坡卧底法与顶煤放炮法。在煤矿掘进作业中，因为断层的发育使得煤层发生上移，要想确保掘进速度和掘进效率，可采用起坡卧底和顶煤放炮法来进行支护。当煤矿巷道揭露到0.7m断层时，应使用低于12°角的起坡卧底法来继续作业。如果煤矿的断层有着超过2m的落差值，需采用点小炮的方式，将高出综掘机组最大高度的部分震落下来。综合起坡卧底和顶煤放炮法进行使用的话，煤矿巷道会漏出很大的高度，这样就不能保留下盘煤矿和断层，断层的支护难度很大。在揭露完断层后，需要锚索支护断层，保证巷道安全。如果断层高度在2m～4m内，那么可使用掘进机进行开采，在截割后顶层的煤可以有最大33m的厚度，这时不宜采用顶煤放炮法，需使用台阶施工法，对巷道的上部分应用锚网支护方式进行支护，巷道的下部分可采用后退卧底法进行支护。

3.施工组织优化。合理的人力资源配置。施工企业要组建专业化的矿井掘进小组，并且对于该组要保证装备、技术以及施工条件的需求。另外，对于企业的人员要保证充足。根据集中生产以及快速掘进的需要，对巷道掘进队伍进行有效的整合，满足高强支护平行作业的需要。

4.实施效果。一是爆破效果改变掏槽方式及采用多向聚能爆破技术后，爆破效果有明显改善，现场统计材料消耗降低1O%以上。二是采用聚能爆破技术提高了爆破效率，控制了道的成形质量，为巷道支护提供了好的基础；改进后的作业方式能提高日循环进尺，使得巷道的月单进尺由原86.4m提高至120m，总体效果显著。

在煤矿掘进施工中地质条件起到了非常重要的影响，为了确保煤矿施工的安全性，需根据煤矿的具体情况，对复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术进行研究。实践结果表明，掘进支护技术的应用能有效确保巷道的安全，同时还能提高煤矿的开采效益。

参考文献：

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[2]李志.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用解析[J].科技资讯，2017(11)：15-16.

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