复杂地质条件下煤矿采煤掘进和支护技术

复杂地质条件下煤矿采煤掘进和支护技术

邓亮

内蒙古汇能煤电集团羊市塔煤炭有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯市 010499

摘要：在我国社会经济水平不断提升的背景下，我国煤矿行业发展的脚步逐渐加快，然而支护技术是煤矿开采中不可或缺的安全保障技术，在煤矿开采中起着重要的作用。因此，煤矿采煤掘进需要借助掘进和支护技术来保障开采的安全性和稳定性，为煤矿开采提供安全的工作环境。

关键词：复杂地质条件；采煤；掘进技术；支护技术

引言

煤炭资源开采力度越大，井下作业难度也越高，尤其是一些处在复杂地质区域的煤矿，为了提升掘进作业的效率和安全性，应加强对支护措施的应用。这要求首先应全面掌握地质条件的实际情况，以及相应安全影响因素，然后再开展复杂地质掘进支护。

一、煤矿掘进支护技术的特点分析

（1）技术复杂。众所周知，在煤矿开采施工期间，施工人员会深切感受到施工现场的复杂性及专业性，要对施工现场进行严格控制与管理，并从多角度、多层次出发，对支护技术进行认真思考和分析，只有这样才能有效防止操作不良或其他因素导致的安全事故。（2）危险性较大。巷道掘进施工期间，需要各个部门充分发挥各自作用，通过高效沟通与交流，切实做好巷道掘进及支护工作。在这种情况下，促进现场作业操作的可控制性变得更复杂，如果不能对环境进行及时调控，则非常容易给相关施工人员的人身安全造成伤害和影响。另外，在许多情况下，巷道掘进都是在地下进行，空间环境特别复杂，给支护技术的应用带来诸多影响，对煤矿开采的质量、产量等方面造成制约。（3）容易受到自然环境影响。据了解，水文情况、地质情况、气候特点等多种因素都易于对煤矿开采工作造成不利影响。例如，在出现恶劣的天气，煤矿开采会遇到很多困难，掘进支护技术在应用过程中也会受到很多影响。不同的地质、水文、气候等因素也会增加安全事故出现的可能性，对煤矿工作施工带来诸多不利影响。

二、复杂地质条件下煤矿掘进存在的问题

2.1前掘后修问题

煤矿采煤掘进过程中会遇到比较复杂的地质条件，使得煤矿掘进的工作量以及开采难度增加，如果煤层及其部分顶底板地质较软，在掘进过程中煤层及其顶底板经常会断裂，给后续采煤工作造成了极大的阻碍，严重影响煤矿的整体工作效率。同时，在复杂地质条件下进行煤矿采煤掘进时，可能会造成巷道顶板和底板的收缩变形，因此，为了确保煤矿掘进工作的正常进行，避免上述情况发生，进一步提高工作的安全性，工作人员往往会选择在施工结束后及时进行修补处理，需要投入更多的人力、物力。这在很大程度上进一步增加了煤矿掘进的工作量，降低了掘进的效率。

2.2薄煤层开采安全问题

中国煤炭资源丰富，地域分布较广，不同地域的煤炭地质条件差异较大。部分地区薄煤层占较大比例，因此需要开采大量的薄煤层。而薄煤层相对于厚煤层开采难度大、危险系数也更高，并且对开采的要求也更为严格。通常需要专业技术人员严格按照开采规定采用一定的技术来进行开采，要求技术人员有非常强的操作能力以及能够提前预估开采的安全性，为后续掘进工作提供基础的安全保障。

三、复杂地质条件下煤矿支护技术的应用

3.1矿压监测

我国《煤炭工业技术政策》中对矿压监测提出了严格要求，表示监测矿压应周期进行，充分结合工作面顶板压力、岩层特点、以及作业周期，然后再分析矿压的变化规律，接下来以矿压的变化规律为基础设计支护方案。在矿压检测中可以使用的仪器设备较多，比如液压式、机械式、电阻应变式等，其中有些仪器设备都可通过电缆传输，但信号容易被干扰，而随着科学技术水平的不断提升，当前在我国煤矿的矿压监测中开始是应用新型光栅传感器技术，可以通过光信号清晰传递巷道矿压信息，极大提升了矿压数据的准确性。同时结合应用智能技术，可实现对矿压的自动化监测，而且不需要人工进入现场就能获取矿压数据。该煤矿将光栅传感器技术应用到了矿压检测中，为支护方案的设计提供了准确参考，通过锚索支护、U型钢支护等，极大提升了井下掘进作业效率和安全性。

3.2后退卧底支护的应用

施工人员完全参与煤矿掘进与开采的各个环节，施工过程中需要本着认真、负责的态度，将自身的作用全部发挥出来，凭借多年丰富的工作经验，对非常容易发生断层的上移或下移问题进行分析，采取有效的的支护方式，从而保护施工人员的生命安全。后退卧底支护技术在解决断层上移或下移问题时，可以发挥重要作用，降低顶板隐患可能性。如果巷道断层的落差＜2．4m，顶板的强度完全满足相关安全要求，可以采用锚网索支护方法，对巷道围岩进行有效的处理，确保其支护强度完全满足相关要求。如果经过认真分析和勘查后，发现巷道掘进施工的坡度与土坡相比较小，卧底可以选择低于13°的坡。依托后退卧底支护技术，可以保证巷道高度完全满足相关规范。总而言之，后退卧底支护技术的合理应用可以有效降低煤矿掘进作业对巷道顶端围岩带来的不利影响，确保围岩更加稳定。但不可否认的是，此项技术在应用过程中也有缺点，面临非常庞大的工作量，还会不断提升巷道高度，所以在应用支护技术时，还需要锚网索进行加固，防止巷道变形、顶板冒落、片帮等问题的发生，从而为巷道掘进施工的有序、顺利进行保驾护航。

3.3U型钢支护技术应用

U型钢规格为，净高和净宽分别为3.5m和4m，有效断面面积为12.2m2，U型钢布置完毕后需进行挂网喷浆，喷浆厚度为100mm，网片规格为3.2m×1m，喷浆所用浆液由硅酸盐水泥、河沙、石子配制而成，质量配比为1∶2∶2。U型钢断面，工艺流程如下：第一，开展安全检查，确定工程质量、瓦斯传感器位置、敲帮问顶，不存在任何危险因素后开始掘进一段距离，接下来布置U型钢；第二，U型缸的布置首先凿柱窝，过程中先确定柱窝的位置，然后清理浮煤炭，接下来通过钢钎在地板凿出柱窝，柱窝凿好后将U型挡钢腿插入，然后派专人扶好；第三，在工作平台上开始上梁，过程中先将柱腿和梁用卡缆连接，然后将两个梁之间的卡缆连接，并依据中线位置将支架摆正后插入拉杆，最后将卡缆卡紧。所有操作结束后挂上金属网并开始喷浆，喷浆结束后清理工作面，并继续向前掘进，布置U型钢。

3.4锚杆支护的应用

锚杆支护技术凭借强大的优势与特点，已在煤矿开采作业中得到广泛应用，尤其在较复杂的地质条件中，获得一致好评，开采作业在不断深入的过程中，遇到较大落差断层的可能性非常大，会对断层的稳定性造成非常严重的影响，甚至会发生坍塌，针对这种情况，锚杆支护技术能够充分发挥其作用，可以有效防止断层对巷道掘进施工带来的不利影响。锚杆、锚索作用给巷道围岩提供约束效应，保持围岩的稳定，并与巷道围岩形成锚固体。一方面，提高巷道围岩的围压，提高围压的强度;另一方面，限制围岩的运动，保持围岩的整体性。

结语

大多数煤矿在开采掘进中会遇到复杂的地质条件，使开采难度增加并降低工作效率，其中存在的问题主要有前掘后修问题、巷道围岩问题以及薄煤层开采安全问题等，而这些问题的存在使安全事故发生的概率增大，严重时会有人员伤亡，因此需要科学合理地运用煤矿掘进支护技术，以确保开采的安全性以及效率。

参考文献

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［2］闫甫，于翠翠.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术分析［J］.内蒙古煤炭经济，2018(21)：191-193.

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