復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究

劉志煒

平寶公司

復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究

劉志煒

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煤企想要實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展，必須要解決復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦掘進(jìn)支護(hù)問題。隨著煤礦資源的需求不斷加大，煤礦開采的強(qiáng)度和深度都在增加，這就必然遇到復(fù)雜的地質(zhì)條件。本文主要探討了過地質(zhì)構(gòu)造的主要方法。

復(fù)雜地質(zhì)條件；煤礦掘進(jìn)；支護(hù)技術(shù)；地質(zhì)構(gòu)造；方法

一.概述

某礦所屬的井田地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，經(jīng)常遇到斷層和陷落柱，其水文地質(zhì)條件偏向中等，屬于帶壓開采礦井。礦井初步設(shè)定的生產(chǎn)能力為180萬t/年，現(xiàn)在主要開采的煤層是3.4#以及9#。前者煤層的厚度維持在1.4-5.9m，平均厚度3.63m，煤層結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，常含1-3層夾矸，上部和中部的夾矸層較為穩(wěn)定，3.4#煤層全區(qū)都能夠開采，可采指數(shù)1.0，變異系數(shù)為27.8%，煤層整體自西向東增厚，煤層屬于穩(wěn)定型。后者煤層厚度維持在1.65-6.12m，平均厚度4.21m，該煤層結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，常含2-4層夾石，可采指數(shù)為1.0，變異系數(shù)為9.5%，煤層整體自東南向西北方增厚，煤層屬于穩(wěn)定型。在煤層頂板構(gòu)成上，3.4#煤層主要為黑色的砂質(zhì)泥巖，局部為細(xì)砂巖或者是中砂巖，而9#煤層主要為L1廟溝灰?guī)r，局部和前者相同，底板為泥巖。

二.復(fù)雜地質(zhì)情況

第一，斷層。該礦井田里面地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，大致形態(tài)為傾伏狀、波浪式不對稱向斜結(jié)構(gòu)，斷裂構(gòu)造情況主要包括以下三個(gè)帶，即東南部斷層帶、中心褶曲斷裂帶、西北邊緣斷層帶，區(qū)里存在很多的斷層，主要以正斷層形式出現(xiàn)。報(bào)告顯示，有55條落差大于5m的斷層，生產(chǎn)時(shí)還揭露了89條落差大于3m的正斷層，這對礦井生產(chǎn)形成阻礙。

第二，陷落柱。受煤系基底奧灰?guī)r巖溶發(fā)育的原因，同時(shí)由于長時(shí)間的溶蝕，令煤系地層沿著地下巖溶塌陷，這就形成了現(xiàn)在的柱狀陷落。礦井在勘探時(shí)發(fā)現(xiàn)陷落柱3個(gè)，但采掘至現(xiàn)在已經(jīng)揭露49個(gè)。

三.礦井過地質(zhì)構(gòu)造的方法

第一，經(jīng)常用到的方法有瑞利波物探、巷探、鉆探等，通過上述方法對工作面前方地質(zhì)構(gòu)造情況進(jìn)行查明，然后通過已知的工作面周邊構(gòu)造情況、相鄰巷道揭露構(gòu)造情況、有掘必鉆資料，同時(shí)結(jié)合預(yù)報(bào)編制過構(gòu)造的技術(shù)策略，再超前預(yù)測地質(zhì)構(gòu)造。

第二，通過地質(zhì)預(yù)報(bào)以及勘探資料，對過構(gòu)造的安全技術(shù)策略進(jìn)行提前編寫，同時(shí)對用到的類似工字鋼、破板、圓木等支護(hù)材料準(zhǔn)備好。

四.掘進(jìn)工作面過地質(zhì)構(gòu)造的方法

1.過 斷層

第一，3.4#煤過斷層。主要通過采用棚錨聯(lián)合的方式對斷層以及其前后5m的范圍進(jìn)行支護(hù)，采用錨桿、鋼帶、鋼筋網(wǎng)、錨索結(jié)合的方式對巷道頂板進(jìn)行全錨支護(hù)，全錨支護(hù)頂板時(shí)采用螺紋錨桿、錨索、鋼筋網(wǎng)、W型鋼帶聯(lián)合支護(hù)，在兩條鋼帶中間布置錨索，在兩幫支護(hù)時(shí)采用菱型金屬網(wǎng)結(jié)合螺紋錨桿的方式。架棚支護(hù)時(shí)候選用的工字鋼為11#礦用，棚梁凈口3.7m，棚距0.7m，梁長4m，腿長3.2m，攀幫構(gòu)頂時(shí)候按照幫三頂四的原則，叉角為0.5-0.6m。

第二，9#煤過斷層。主要通過全錨支護(hù)的方式過斷層頂板，而巷道頂板全錨支護(hù)采用錨索、金屬網(wǎng)、錨桿相結(jié)合的方式。頂錨采取矩形方式進(jìn)行布置，頂錨桿使用螺紋錨桿，規(guī)格為d20mm×12000mm，同時(shí)要和d6mm的鋼筋網(wǎng)結(jié)合，打注錨桿5根，間排距為1000mm×1000mm。幫錨桿布置時(shí)也呈矩形，間排距為也為1000mm×1000mm，同時(shí)掛金屬網(wǎng)。斷層上下盤打注對錨索要通過實(shí)際情況進(jìn)行，所用錨索規(guī)格為d17.8mm×L6300mm。

2.過 陷落柱

第一，3.4#煤過陷落柱。如果陷落柱各項(xiàng)要求達(dá)標(biāo)，比如巖性堅(jiān)硬、無溶洞、膠結(jié)性好、無淋頭水、錨桿錨索預(yù)緊力符合要求等，此時(shí)選擇全錨支護(hù)，頂板采用螺紋錨桿(規(guī)格為d20mm×2000mm)聯(lián)合W型鋼帶和鋼筋網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)，同時(shí)再打錨索加強(qiáng)支護(hù)，錨索規(guī)格為d17.8mm×6300mm，在兩條鋼帶中間打錨索，每隔一排布置兩根。兩幫通過螺紋錨桿和菱型金屬網(wǎng)結(jié)合的方式支護(hù)，無炭柱段凈寬保持在4.5m，凈高大于3.0m，排距為800mm，同時(shí)確保斷面兩幫和地板平緩過渡。如果遇到錨桿錨索預(yù)緊力、無淋頭水、巖性堅(jiān)硬、膠結(jié)性好、無溶洞不符合標(biāo)準(zhǔn)，就得采用錨棚聯(lián)合的支護(hù)方式，選用11#礦用工字鋼，棚梁凈口3.7m，棚距0.7m，梁長4m，腿長3.2m，攀幫構(gòu)頂時(shí)候按照幫三頂四的原則，叉角為0.5-0.6m。

第二，9#煤過陷落柱。若陷落柱頂部膠結(jié)完整且堅(jiān)硬的話，支護(hù)方式選擇錨網(wǎng)聯(lián)合的方式，頂板采用螺紋錨桿和金屬網(wǎng)矩形布置相互結(jié)合的方式，螺紋錨桿規(guī)格為d20mm×2000mm，間距1000mm，打注錨桿5根，排距也為1000mm，幫錨采用螺紋錨桿和菱型金屬網(wǎng)矩形布置的方式結(jié)合，間距為1000mm，打注錨桿3根。若陷落柱煤巖混合、松軟、有淋頭水、頂部膠結(jié)松散，則采用全錨支護(hù)和架棚支護(hù)聯(lián)合的方式，架棚支護(hù)選用11#礦用工字鋼，棚梁凈口3.7m，棚距0.9m，梁長4m，腿長3.2m，攀幫構(gòu)頂時(shí)候按照幫三頂四的原則，叉角為0.5-0.6m。

五.復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)建議

第一，要加強(qiáng)預(yù)報(bào)工作，對工作面構(gòu)造要進(jìn)行綜合技術(shù)評價(jià)，然后提前編制過構(gòu)造技術(shù)。過構(gòu)造時(shí)要對過構(gòu)造技術(shù)測量進(jìn)行驗(yàn)證，一旦和現(xiàn)場不相符，那么就要第一時(shí)間調(diào)整。

第二，過構(gòu)造時(shí)施工單位要有領(lǐng)導(dǎo)監(jiān)督和指揮，當(dāng)工作面掘進(jìn)至破碎帶的時(shí)候，一定要加密支護(hù)，如果遇到冒落段，則選擇特殊的支護(hù)方式，禁止空頂作業(yè)，落實(shí)敲幫問頂制度，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)處理。

第三，如果工作面出現(xiàn)嚴(yán)重的跨幫和頂板破碎的情況，適宜采用注漿技術(shù)，該技術(shù)有很強(qiáng)的實(shí)用性，通過氣壓或者是液壓的方式把凝固的漿液注入巖石的孔隙、裂隙中，確保圍巖具有抗?jié)B性好、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性高的特性。另外，在過構(gòu)造時(shí)該技術(shù)充分保障了巷道的安全，防止圍巖變形、降低巷道返修次數(shù)、提高巷道穩(wěn)定性，弊端為價(jià)格較貴，不宜批量使用。

[1]陳遠(yuǎn)云.復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用分析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2012，(10)：102+104.

[2]司栓柱.復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用分析[J].山西能源學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，30(03)：12-13.

劉志煒，1987.2；男；漢族，籍貫：信陽，本科，畢業(yè)于河南理工大學(xué)；助理工程師