復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦開(kāi)采掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)探討

武真

摘 要：對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)而言，煤礦資源舉足輕重，隨著煤礦資源的需求總量越來(lái)越大。煤礦資源是一種不可再生資源，自二十世紀(jì)開(kāi)始我國(guó)就大量地開(kāi)采各地區(qū)的煤礦資源，很多地質(zhì)條件較好地區(qū)的煤礦資源減少，煤礦企業(yè)將煤礦開(kāi)采轉(zhuǎn)移到地質(zhì)條件較為復(fù)雜的地區(qū)。然而由于地質(zhì)條件比較復(fù)雜，所以開(kāi)采難度和危險(xiǎn)系數(shù)也就更大，這就要求煤礦企業(yè)必須切實(shí)做好煤礦掘進(jìn)支護(hù)工作，以此來(lái)提高煤礦開(kāi)采的安全性與有效性。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì);煤礦;支護(hù)技術(shù)

引言：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，對(duì)于煤礦掘進(jìn)方面也有了很大的提升，促進(jìn)著我國(guó)煤礦資源的開(kāi)采和發(fā)展。而隨著需求的不斷擴(kuò)大必定會(huì)加大煤礦挖掘的深度，導(dǎo)致煤礦開(kāi)采面對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件。對(duì)此，針對(duì)煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用研究有著重要意義，有助于推動(dòng)煤礦企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)者析

在煤礦開(kāi)采掘進(jìn)過(guò)程中，隨著掘進(jìn)長(zhǎng)度和掘進(jìn)深度的不斷增加，需要對(duì)圍巖進(jìn)行有效支護(hù)，做好支護(hù)工作是保障掘進(jìn)安全，建立相應(yīng)工作面的基礎(chǔ)。在煤礦掘進(jìn)過(guò)程中，由于掘進(jìn)深度和長(zhǎng)度不斷增加，加之掘進(jìn)過(guò)程會(huì)對(duì)圍巖造成較大的力學(xué)影響，容易出現(xiàn)圍巖層移動(dòng)變形等危險(xiǎn)情況，因此隨著掘進(jìn)工作的不斷進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)工作也必須到位[1]。目前來(lái)看，掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)主要包括掘進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的選擇以及相應(yīng)的支護(hù)技術(shù)兩部分， 這兩部分工作都與煤礦地質(zhì)情況有關(guān)，其中支護(hù)作業(yè)采取錨桿支護(hù)和金屬支架支護(hù)等方式進(jìn)行，很多情況下需要采取復(fù)合支護(hù)的方式才能滿足復(fù)雜地質(zhì)條件下掘進(jìn)支護(hù)需求。當(dāng)前支護(hù)技術(shù)主要包括金屬支架支護(hù)、圍巖支護(hù)以及復(fù)合支護(hù)等，金屬支架支護(hù)采取直接支撐圍巖的方式加強(qiáng)其穩(wěn)定性，而錨桿支護(hù)則是通過(guò)鉆孔和錨桿嵌入的方式增加巖層之間的摩擦力同時(shí)改變巖層受力結(jié)構(gòu)來(lái)增強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性。不論采取哪種支護(hù)技術(shù)都需要結(jié)合具體地質(zhì)情況以及掘進(jìn)工作需求來(lái)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，這樣才能最大限度保障作業(yè)安全。

2 煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜

對(duì)于我國(guó)的煤礦區(qū)域來(lái)說(shuō)，大多數(shù)煤礦區(qū)都是具有悠久采礦歷史的古代礦區(qū)，這種礦區(qū)呈現(xiàn)出來(lái)的主要特點(diǎn)是礦山地壓非常的大，煤層的地質(zhì)賦存的條件不夠穩(wěn)定等。加之，煤炭開(kāi)采的區(qū)域基本都處于深部且地壓較大的區(qū)域，這種情況的存使得煤炭開(kāi)采過(guò)程中遇到了更多的困難。礦區(qū)地質(zhì)條件的不利之處對(duì)于煤礦的開(kāi)采造成了比較大的壓力，在這種情況之下必須要采取一定的措施對(duì)巷道等進(jìn)行有效的支護(hù)，從而保證礦工的生命安全，提高企業(yè)的收益。

2.2 煤層地質(zhì)結(jié)構(gòu)受到破壞

當(dāng)?shù)V井開(kāi)采深度不斷加深，將會(huì)出現(xiàn)更為復(fù)雜的地質(zhì)條件，并對(duì)煤層地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成很大的破壞，從而對(duì)煤層頂板的巖石特性造成一定的影響，最終造成圍巖應(yīng)力增大而引發(fā)斷裂問(wèn)題。當(dāng)煤礦掘進(jìn)作業(yè)中出現(xiàn)上述問(wèn)題時(shí)，不僅會(huì)增大煤礦掘進(jìn)支護(hù)工程的難度，還會(huì)增加安全事故的發(fā)生幾率[2]。

2.3 受自然環(huán)境影響

煤礦開(kāi)采過(guò)程中關(guān)聯(lián)到相關(guān)的地質(zhì)、水文、氣候等因素，一旦出現(xiàn)惡劣的天氣就會(huì)加大煤礦開(kāi)采難度，對(duì)于掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的推進(jìn)有著很大的難度。而且一旦地質(zhì)、水文、氣候多變會(huì)提升安全事故出現(xiàn)的概率，為煤礦開(kāi)采帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 合理選用相關(guān)機(jī)械設(shè)施

在煤礦開(kāi)采作業(yè)中，煤礦企業(yè)應(yīng)合理選用相關(guān)掘進(jìn)施的規(guī)格型號(hào)、巷道掘進(jìn)長(zhǎng)度，這樣才能夠保障開(kāi)采作業(yè)的有序進(jìn)行。在具體施工處理過(guò)程中，必須結(jié)合每個(gè)機(jī)械設(shè)備的性能和實(shí)際的開(kāi)采情況，明確是選用常規(guī)掘機(jī)還是綜掘機(jī)設(shè)備。同時(shí)在這一過(guò)程中，也需要充分考慮巷道掘進(jìn)長(zhǎng)度， 一般來(lái)說(shuō)，若巷道長(zhǎng)度小于300m，最佳選擇是常規(guī)的掘機(jī)設(shè)備;若巷道長(zhǎng)度大于300m，最佳選擇是綜掘機(jī)設(shè)備。為能夠有效提高綜掘機(jī)設(shè)備的施工效率，開(kāi)采人員必須結(jié)合具體情況選擇科學(xué)合理的掘進(jìn)技術(shù)，還需結(jié)合作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況來(lái)明確綜掘機(jī)設(shè)備的型號(hào)與規(guī)格。

3.2 掘進(jìn)機(jī)臨時(shí)支護(hù)

掘進(jìn)過(guò)程中由于巖層受力情況不斷發(fā)生變化，因此也需要進(jìn)行支護(hù)處理，這樣才能保障作業(yè)安全。掘進(jìn)機(jī)自身帶有液壓鎖功能，利用液壓鎖建立穩(wěn)定平面并進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)能夠有效減少掘進(jìn)作業(yè)對(duì)于附近巖層的直接影響，減少掘進(jìn)作業(yè)過(guò)程中發(fā)生巖層塌方的風(fēng)險(xiǎn)。以ZLJ20為例，該機(jī)型能夠在掘進(jìn)機(jī)作業(yè)過(guò)程中為其前方提供一定程度的超前支護(hù)， 其臨時(shí)支護(hù)面積達(dá)到1.625m×1.925m，這一安全支護(hù)面積為進(jìn)一步掘進(jìn)作業(yè)提供了很好的安全保障。

3.3 確保截齒選擇的合理性

在煤礦掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)過(guò)程中，需要科學(xué)選擇掘進(jìn)機(jī)設(shè)備的截齒，其中需以其相關(guān)耐磨度作為判定截齒合理性的關(guān)鍵參考指標(biāo)。若截齒的耐磨度比較大，則其具備很高的適用性，且應(yīng)用到巷道掘進(jìn)作業(yè)中時(shí)也很少出現(xiàn)磨損情況，使用壽命較長(zhǎng)，從而有效保障施工的質(zhì)量和安全性，還能夠在很大程度上降低經(jīng)濟(jì)成本。若煤礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境非常復(fù)雜，或是巖石的硬度非常大，只是選用綜掘機(jī)設(shè)備顯然無(wú)法開(kāi)展巷道的掘進(jìn)處理，故而要想確保施工工作的正常進(jìn)行，更好地保護(hù)相關(guān)開(kāi)采設(shè)備的施工人員，應(yīng)合理運(yùn)用爆破方式來(lái)有效完成相應(yīng)的施工任務(wù)[3]。

3.4 建立好相應(yīng)安全管理體系

安全管理體系是整個(gè)煤礦開(kāi)采過(guò)程中必須要設(shè)立的，針對(duì)復(fù)雜條件下的煤礦開(kāi)采更需要細(xì)致的規(guī)劃。首先，相關(guān)的技術(shù)管理人員要針對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的勘察分析，整理出可能會(huì)面對(duì)的安全事故，制定相應(yīng)的施工方案。其次，做好具體的材料準(zhǔn)備、設(shè)備配置。同時(shí)針對(duì)施工過(guò)程中的重難點(diǎn)，各項(xiàng)工序做好明確的規(guī)劃，以及嚴(yán)格的控制。最后，在開(kāi)采支護(hù)技術(shù)施工的過(guò)程中要做好相應(yīng)的監(jiān)督管理。在這里可以引進(jìn)先進(jìn)的監(jiān)督管理系統(tǒng)，做好實(shí)時(shí)的施工情況監(jiān)控，保障工序的規(guī)范性。同時(shí)，制定好相應(yīng)的預(yù)警系統(tǒng)，搭配專業(yè)的監(jiān)督管理人員，做好掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)實(shí)施過(guò)程的全面監(jiān)控，一旦出現(xiàn)相應(yīng)的問(wèn)題就自動(dòng)化的觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)警系統(tǒng)，然后提前預(yù)防安全事故的發(fā)生，保障在復(fù)雜地質(zhì)條件下能夠順利的開(kāi)展相應(yīng)的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)，推動(dòng)煤礦企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

3.5 錨桿支護(hù)

很多地質(zhì)條件比較復(fù)雜的煤礦在掘進(jìn)過(guò)程中其礦區(qū)斷層落差都比較大，這種情況下巷道整體的穩(wěn)定性無(wú)法得到保障，進(jìn)一步掘進(jìn)工作受阻， 面對(duì)這種情況一般采取錨桿支護(hù)搭配U型鋼的方式來(lái)保障支護(hù)效果。U型鋼的使用目的主要是為了強(qiáng)化巷道整體穩(wěn)定性，加強(qiáng)周圍巖層在掘進(jìn)應(yīng)力作用下的靜摩擦力，而在此基礎(chǔ)上使用錨桿支護(hù)方式能夠進(jìn)一步增加不同巖層之間的靜摩擦力從而起到雙重支護(hù)效果。錨桿長(zhǎng)度應(yīng)得到保障，分析塑性區(qū)的范圍，如果塑性區(qū)比較大，應(yīng)該采用全長(zhǎng)錨固式錨桿，同時(shí)對(duì)于頂板進(jìn)行錨桿支護(hù)時(shí)，要注意角度問(wèn)題，目前來(lái)看多數(shù)煤礦頂板錨桿支護(hù)角度應(yīng)貼近90°，拱巖層錨桿角度也不宜過(guò)大，應(yīng)控制在25°以內(nèi)[4]。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，煤礦企業(yè)不斷加大對(duì)煤礦資源的開(kāi)采力度。然而煤礦開(kāi)采工作幾乎都在復(fù)雜地質(zhì)條件下開(kāi)展，開(kāi)采難度很大，存在非常突出的安全問(wèn)題，因此煤礦企業(yè)必須結(jié)合自身實(shí)際開(kāi)采情況，采取最適宜的煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)來(lái)對(duì)整個(gè)巷道進(jìn)行支撐，以此來(lái)為煤礦開(kāi)采創(chuàng)造安全的作業(yè)環(huán)境。

參文文獻(xiàn)：

[1] 王嘉祥.復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的研究[J].石化技術(shù)，2020， 027（003）：205-206.

[2] 劉喆.淺談復(fù)雜地質(zhì)條件下采礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)及應(yīng)用[J].當(dāng)代化工研究， 2020，000（006）：54-55.

[3] 李曉暉.復(fù)雜地質(zhì)條件下的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)及其應(yīng)用探討[J].石化技術(shù)，2020， v.27（04）：297-298.

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