淺談復雜地質條件下巷道支護技術

王軍平

(山西省陽泉煤業(yè)集團創(chuàng)日泊里煤業(yè)有限公司，山西 晉中 032700)

0 引言

隨著我國煤礦開采技術的不斷創(chuàng)新，煤礦巷道掘進支護技術的實踐也在不斷提升。掘進技術的進步，就是煤炭開采新技術的代表，該技術的有效實踐，將傳統的掘進方法與支護方式，轉變?yōu)榻y一定點式管理策略，為現代煤炭資源安全開發(fā)提供了更為廣闊的新視野。

1 復雜地質條件環(huán)境概述

當前煤礦掘進工作的開展，逐步從簡單化向著復雜區(qū)域推進。為了分析煤礦掘進技術在實踐中應用的作用，以國內A區(qū)域煤礦地質環(huán)境為例進行技術分析。A區(qū)域位于我國西南部地區(qū)，是國內開采時間較早的煤礦區(qū)域之一。煤礦開采前，結合國內現有資料，對A區(qū)域進行地質勘查，發(fā)現A區(qū)域主要以斷層山為主，煤礦受力相互關聯、相互重合，同時，該區(qū)域的部分地區(qū)資源常年受到地下水的侵蝕，導致底部煤層關聯處，形成較為脆弱軟土層，技術人員運用地質電子儀表對區(qū)域煤層的穩(wěn)定性進行檢驗后，將其區(qū)域煤層檢測信息歸納為表1。

表1 區(qū)域煤炭監(jiān)測分析表

結合表1分析發(fā)現，A區(qū)域煤層主要集中在山頂和山腰處，且煤層深度分別為60.07 m、40.65 m。兩處煤礦資源的分布上，頂部煤層呈現縱向延伸趨向，而山腰部分的煤礦存儲，則處于橫向延伸。A區(qū)域煤礦存儲結構上發(fā)生這種變化的主要原因，是由于該山體在形成過程中，山腰部分常年受到外力的擠壓，造成山腰部分發(fā)生空間位移，而山體底部和頂部同時對山腰部分的煤層產生壓力沖擊，致使煤層結構由縱向延伸，向著橫向延伸變化。同時，A區(qū)域煤炭資源定位過程中，也發(fā)現A區(qū)域山體煤層受壓強度存在著一定的差異，其頂部和底部的煤層受壓能力較強，但山腳處的煤層質量一般，而山頂與山腰處煤炭資源質量較好，但煤層處的受壓強度均低于山腳處的受壓程度。此外，當前A區(qū)域煤炭資源存儲中，山腰部分煤炭層區(qū)域的軟土層較多，山頂區(qū)域堅硬性圍巖較多，山腳部分煤層開采環(huán)境良好，因此，實行A區(qū)域煤層掘進時，也要注意該區(qū)域的這一地理特征。

2 復雜地質條件下掘進支護技術的應用

結合A區(qū)域地質條件分析情況，在施行掘進支護的過程中，應注重A區(qū)域山體巖層的變化情況，實行有效的防護與定點分析。

由于A區(qū)域煤層分布區(qū)域較為廣泛，且山體總體受力情況各有不同，在開展A區(qū)域煤層開采的過程中，首要條件就是確定支護技術實施的受力支撐點。為了保障實踐工作的安全性，技術人員首先應用紅外射線進行定點分析，然后直接在山頂處采取破頂定位法、退后臥底法，確定A區(qū)域煤礦支護標桿處理的核心定位置。并借助U型鋼支護鋼架，進行初期定點固定，監(jiān)測A區(qū)域山體受壓變化情況。最后確定支護位置后，按照山體軟土層2 m落差圍巖處理的方式，逐層進行頂部圍巖層處理，直到頂層支護桿與底層支護桿相互對接后，完成A區(qū)域煤礦掘進支護上部定點防護工作。

值得注意的是，復雜地質條件下，礦山結構支護點的設定工作，不是經過以上一次性定點分析，就能夠達到永久性保障的，而是需要技術人員在實際掘進過程中，以區(qū)域小型支護點為引導，進一步實行A區(qū)域煤礦掘進支護點的移動，才能夠發(fā)揮支護點在實踐中發(fā)揮作用。

3 支護主體高度與穩(wěn)定度的調整

結合A區(qū)域山體情況分析來看，本次煤礦掘進區(qū)域，應采取反向掘進與順向掘進同步推進的方式施行，因此，進行煤礦掘進支護高度調整時，應注重支護區(qū)域主體框架高度與穩(wěn)定度的解析，圖1為本次A區(qū)域煤礦掘進的支護框架圖。

圖1 區(qū)域煤礦掘進的支護框架圖

從圖中結構設計來看，A區(qū)域山體掘進支護時，沿著山體內部掘進需要拓展的空間區(qū)域，實行高度、平穩(wěn)度的二次定位。同時，能夠發(fā)現本次區(qū)域支護的排列上，橫向應用空心管，按照縱橫交錯的排列方式，進行支護頂部局域設計，然后在中心區(qū)域兩側，各對應一個金屬骨架結構，用于煤層底部區(qū)域性煤礦處理的輔助性支護體系，實現了圖中結構由整體到部分的對應性排列。一旦A區(qū)域煤礦掘進過程中，山腰部分的煤炭掘進工作受到軟土層的干擾，出現頂部支護層坍塌問題，則各個部分輔助性支護結構，依舊可以發(fā)揮山體支護的作用，在一段時間內，保障山體底部煤炭開采作業(yè)的安全性。

3.1 掘進支護角度的變動性設計

技術人員實行A區(qū)域煤礦掘進處理的過程中，也從A區(qū)域煤炭開采層的總體特征入手，實行煤礦層支護角度的變動性調整。本次對于A區(qū)域檢測后，得到的檢測數據信息為：A區(qū)域煤礦支護角度的最佳值為48.17°，但為了確保支護掘進工作開展的安全性，將區(qū)域煤礦掘進的角度控制在36.66°～52.15°之間。施工人員進行工程施工的過程中，借助電子紅外跟蹤儀器，開展動態(tài)煤礦掘進角度動態(tài)化調整，一旦發(fā)現A區(qū)域煤礦掘進角度超出拓展安全范圍，施工人員則立即停止煤礦開采工作，實行區(qū)域煤礦支護視角重新測量。

同時，復雜地質區(qū)域煤礦掘進工作的實施，必須始終保障區(qū)域檢測與結構檢測之間的靈活溝通，適當進行煤礦區(qū)位性調整，確保頂層圍巖打通過程，不會對山體底層煤層產生振動。盡量避免現代煤礦掘進支護過程時，出現煤層坍塌的問題，提升A區(qū)域煤礦掘進的安全程度。

3.2 掘進支護設備資源的合理應用

A區(qū)域掘進支護技術的有效運用，也應做好支護技術推進時，掘進區(qū)域切割，即煤層掘進工作開展，應按照煤層巖石強度進行綜合調整。如A區(qū)域頂層煤層掘進時，掘進強度為1 500 Pa，而針對山腳和山腰區(qū)域，煤層較為松軟區(qū)域進行掘進時，將其壓力控制在1 400～1 200 Pa之間即可。同時，當A區(qū)域煤層切割過程中，遇到高難度煤層掘進區(qū)域時，應采用中高度切割壓力進行煤層處理。此外，為了防止煤層切割過程中，掘進設備出現大量磨損，可采取小區(qū)域定點爆破處理后，再次實行區(qū)域煤礦掘進工作。

4 結語

分析復雜地質條件下煤礦巷道支護技術，是煤礦開發(fā)技術綜合應用的理論基礎，在此基礎上確定支護核心點、調整支護主體高度與穩(wěn)定度、實現掘進支護角度的變動性設計、合理應用掘進支護設備資源，確保掘進工作的有序推進。