煤矿掘进支护技术在复杂地质条件下的应用

徐福康　黄亚浩

摘  要： 社会经济的快速发展，人们生活水平提高，导致对各种矿产资源的需求量不断加大，特别是煤炭资源对于工业生产方面具有非常重要的作 用。随着煤炭开采深度不断增加，井下地质条件也复杂多变，给煤炭开采条件及职工生命安全带来巨大挑战。所以本文主要探讨的是巷道掘进期间在地 质复杂阶的段支护技术。在巷道掘进过程中，由于受到复杂地质条件的影响，造成巷道压力不断增大，给巷道掘进带来一定困难，需要有一定的巷道支 护技术支撑。本文主要研究的是在复杂地质条件下的巷道掘进支护技术应用。

关键词： 复杂地质;掘进;支护技术

引言： 在我国社会经济快速发展的情况之下，对于各种能源的需求程 度持续增加，尤其是对于煤炭资源等的需求。当前，我国的煤炭资源相对 比较丰富，但是复杂的地质条件给巷道支护带来了很大困难，约束了巷道 掘进速度，造成了矿井采掘接替紧张。针对这种情况的存在，必须在掘进 期间遇复杂地质条件时对掘进支护技术进行相关策略的提出[1] ，从而不断 提高巷道掘进速度，缓解矿井采掘接替紧张局面，确保矿井可持续发展。

1 煤矿掘进的难点分析

我国煤矿掘进过程中，随着采掘标高不断加深，井下地质条件复杂多 变，巷道压力大，巷道常规支护技术无法满足支护要求，容易出现巷道变 形严重，无法满足正常生产需要，不仅造成了煤矿企业的人力、物力、财 力浪费，影响煤矿企业的采掘接替，还对施工人员的身体健康造成极大的 威胁，危害了开采工人的生命安全。随着我国科学技术的不断发展，掘进 支护技术在煤矿掘进过程中得到了广泛应用，降低了煤矿掘进的风险，并 取得了一定的成效。但是，煤矿掘进过程中，还存在以下几方面的问题： 一是工作量大。煤矿开采存在地质环境复杂的问题，当地质条件复杂，巷 道顶板破碎时，很容易出冒顶片帮事故。对煤矿采掘接替造成很大影响。 当煤矿巷道掘进过程中出现地质条件复杂多变，巷道顶板破碎时，严重影 响了煤矿掘进的速度，施工过程中也存在很多不安全因素，给现场施工人 员的身心健康造成威胁。二是地质结构不稳定。随着煤矿掘进深度的加 深，煤矿掘进的地质环境发生相应的变化，掘进深度的加深，一方面会对 煤层地质结构完成破坏，另一方面会增加煤矿巷道的压力，对巷道加固工 作造成更多隐患。三是安全隐患问题。目前，我国煤炭资源分布地区的地 址差异较大，在进行煤矿开采的过程中，需要根据不同地质条件，采用不 同的巷道支护方法，以保证掘进过程中的安全性。

2 复杂地质条件下煤矿掘进支护技术的应用

2.1  直接破顶掘进支护技术

直接破顶技术，顾名思义就是一种直接的方式来破坏挖掘顶部。这种 施工方法是掘进过程中最常用的施工方法。在地質条件复杂或过断层的地 方，给顶板管理带来很大挑战。在这种地质条件下掘进首选U型钢支护， 在施工过程中必须加强临时支护并采用短掘短支技术。施工期间采用两根 3.0m长π型钢作前探梁，每根前探梁配合3对吊环使用，架棚梁时必须同时 推移两根前探梁，前探梁端头紧贴煤壁并用木楔将前探梁背紧背牢。

2.2  采用联合支护掘进技术

如果巷道出现断层情况，可使用联合支护掘进技术。实际应用过 程中，巷道断层落差没有超出2.5m ，断层的顶板还比较破碎、巷道压力 大。从现场实际地质条件出发，采用U型钢+锚网喷+注浆+锚索梁护技 术，对巷道围岩进行联合支护。施工时先采用36#U型钢进行支护，每棚 6块卡缆，棚与棚之间采用2根铁拉杆（两帮上部卡缆处各一道）进行连 锁，拧紧上牢并成一直线，巷道两帮距底板1.5m处采用U型钢或工字钢 进行连锁加固。架棚完毕后采取锚杆、喷浆、注浆、锚索加固。锚杆规 格为Φ20 ×2400mm ，间排距1200 ×600mm。锚杆施工完成后对巷道进 行喷浆封闭， 喷浆采用425#普通硅酸盐水泥、中粗砂、石子（粒径小于 15mm ），配比为水泥：水：砂：石子= 1：0.5：1.4：2，喷层厚度以喷平网表面 为准，强度不低于C20，速凝剂掺量为水泥掺量的3% ～ 5%，喷浆后7天内 每班洒水养护一次， 7天后每天洒水养护一次，养护时间28天。 喷浆后对 巷道围岩打注浆孔并埋设注浆管进行注浆加固。注浆孔排距1.8m，每排布 置3个注浆孔（巷顶及两帮各1个），孔深为2m ，注浆管长1.5m。注浆材 料为普通硅酸盐水泥，浆液水、灰比为0.7 ～ 0.8 ，注浆压力为1 ～ 2MPa。

同排注浆顺序为由下向上;注浆过程中要随时观察各注浆参数的变化和巷 道变形情况，若发现巷道围岩表面跑漏浆应及时用快凝水泥封堵。注浆结 束后选用Φ18.9 ×5200mm锚索，锚索间排距1200 ×1200mm，锚索托板采 用自制U型钢托板，规格300 ×280 ×10mm ，每个锚索孔安装三支树脂锚 固剂， 一支K2350树脂锚固剂和二支Z2350树脂锚固剂;锚索预紧力不低于120kN。

3 复杂地质条件下掘进支护技术应用的关键点

3.1  掘进机型号的选择

当矿井所处区域地质条件复杂时，现场工作人员要根据工作面工程地 质条件来进行掘进机型号的选择。科学合理的掘进机型号，在实现本质安 全的同时可有效提高采掘效率。在进行掘进机选型时，相关人员必须全面 考虑机械的结构、生产效率、截割强度和设备维护的难易程度。巷道的安 全性对于采矿过程中十分重要，因此一定要保障其稳定性与安全性。掘进 机通过液压系统来驱动，可以在掘进机机身加装临时支护装置，通过临时 支护对巷道掘进前方的煤岩体进行临时支护，以保证掘进施工的安全性及 可靠性[3]。

3.2  加强截齿的合理选择

截齿在煤矿开采中有着重要的作用能够保障整体设备的利用率，对于 整体的掘进工作开展有着良好的促进作用。对此，相关技术人员要加强截 齿的合理选择。一般来说要根据耐磨性和强度来进行相应的选择。在实际 的煤矿开采中对于截齿的要求是高强度并耐磨，才能够保障在掘进的过程 中设备不受破坏，降低截齿的报废率，进而为煤矿开采降低相应的生产成 本。而在复杂地质条件下截齿需要面对不同程度、不同地层以及不同地质 条件的作业现场，容易造成截齿出现不同程度上的损坏，并导致作业施工 的停顿。那么，这就需要相关的作业施工人员针对实际的情况进行截齿的 选择，保障其能够满足复杂地质条件下的掘进设备推进，确保整个掘进技 术能够顺利的实施。

3.3  正确计算支护的临界点

掘进支护作业中，必须就支护体系的支护临界点进行准确计算，才 能保证支护的有效性和合理性，充分发挥掘进支护的积极作用。一般情况 下，煤矿开采过程中，掘进作业现场的地质条件非常复杂，存在着许多不 确定因素，极大程度上提高了掘进的难度，提高了掘进的危险性。为此， 必须就掘进作业工作面的地质情况进行全面分析，给出支护临界点。之后 要综合考量开采环境中不确定因素、支护临界点计算值、可能出现的地质 变化，选择合适的掘进设备，在最佳方式下进行掘进。比如，可以在初始 阶段运用立井开拓方式，之后运用斜井开拓方式，接下来可使用平硐开拓 方式，这样有顺序、合理地进行开拓，可保证掘进的安全性。

结束语： 总之，考虑到当前我国对煤矿的需求量仍然很大，所以说煤 矿开采工作也在不断的持续过程中，那么就需要不断提高我国煤矿开采的 技术以提高效率，减少不必要的损失。发现当前的技术存在的一些问题之后，需要进行进一步改善与调整。

参考文献：

[1] 任高岭. 巷道支护技术在煤矿井下掘进中的应用[J]. 石化技术，2020， 27（09）：294-298.

[2]陈彦宏.煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术的应用[J].石化技术，2020， 27（09）：244-268.

[3]王一彬.煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用[J].石化技术，2020，27（09）：177- 178.

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