复杂地质环境下煤矿掘进支护技术研究

摘 要：分析了复杂地质环境下煤矿掘进的技术难点，并对煤矿掘进支护技术进行了探讨，最后分析了掘进支护技术的一些要点问题，希望为今后相关研究有所参考。

关键词：复杂地质环境；煤矿掘进；支护技术

中图分类号： TB 文献标识码：A 文章编号：16723198（2014）17019501

随着煤矿开采事业的不断发展，煤矿开采工程面临的地质条件越来越复杂，在复杂地质环境下煤矿掘进受到了一定的影响。煤矿开采难度不断加大，开采中不得不在地下掘出各类巷道，这就要求煤矿企业掌握好煤矿掘进支护技术，才能确保巷道通畅以及围岩稳定，才能更好地提高煤矿掘进效率，同时保障井下工作人员的安全。

1 复杂地质环境下煤矿掘进的技术难点

以河南省某一矿区为例，该矿区有着数十年的开采经验，但是它的地质条件十分复杂，开采难度一直比较大。该矿区开采面断层较多、矿井地压较大，且地质条件极不稳定，因此开采过程中存在许多困难。

基于复杂地质环境下的煤矿掘进工作是十分困难的，主要的技术难点有以下几点。一是该矿区是高应力软岩地质，在煤矿掘进时，由于煤炭较硬且易破碎，掘进工作困难，难以形成巷道，如果采用光爆掘进，容易产生变形，开采时，前面已经支护好的巷道会随之移动，可能掘进工作不断向前推进，后面又要对巷道进行修补，重新支护。二是该矿区岩石应力大，地质条件不稳定，随着煤矿掘进工作的不断深入，难度也在不断加大，而矿井内的岩石不断发生变化，强应力使得已挖掘的巷道容易发生变形破裂，甚至坍塌。三是该矿区断层较多，在掘进过程中会出现许多大坡度的巷道，掘进工作难度加大。四是该矿区煤矿开采技术水平落后，机械化水平低，且缺乏系统的管理，在煤矿掘进时不能应用较高的技术，挖掘的巷道质量较差，掘进效率低。另一方面，因为煤矿掘进设备比较陈旧，也易导致煤矿生产安全事故的发生，增加掘进设备的故障时间，这些都对矿区掘进能力造成影响。

2 复杂地质环境下煤矿掘进支护技术应用分析

基于复杂地质环境下的煤矿掘进支护，采用较多的支护方式是锚网支护。锚网支护是一种较为先进的支护加固技术，适用于多种不良地质。在具体煤矿掘进工作中，可结合实际情况，合理选择直接破顶法、退后卧底法和锚杆临支加U型钢技术。

2.1 直接破顶法

复杂地质环境下，在遇到断层的情况下，往往可以选择直接破除的方式，直接破顶法就是利用掘进设备，直接将断层顶部破除，只剩下较为坚固完整的顶板围岩，然后再用锚网索对顶板进行支护。但是采用直接破顶法成本较高，且难度较大，另外要注意的是，如果顶板落差小于2m，且顶板围岩结构的岩石硬度低于5级，那么在煤矿掘进中，很可能发生大面积的顶板破裂现象，给支护带来更大的难题。因此具体施工时要根据实际情况进行选择。

2.2 退后卧底法

在断层地区，由于断层顶板较硬，如果顶板与地板落差在2.4m左右，可采取支护方式对岩层进行围护，那么，在掘进过程中，掘进机保持后退状态，而卧底保持前进状态，保证了断层在巷道中始终处于安全范围内，确保了巷道内部的稳定性。此项支护技术，能够确保断层顶板的完整性，避免断层的塌陷，从而保证了巷道的安全。

2.3 锚杆临支加U型钢技术

在断层地区，对于落差较大的断层，围岩容易破裂甚至坍塌，因此，需要采用锚杆临时支护技术，混合使用U型钢架进行固定支护，强化断层的强度，防止掘进中工作面板出现破落问题。应用这一方法时，要将锚杆的倾斜角度控制在45°，把握好锚杆的距离，更好地发挥此方法的优势，提高施工的安全性。

3 掘进支护技术要点分析

在复杂地质环境下的煤矿掘进，除了要选择合适的掘进支护技术外，还要把握支护技术的关键问题，比如掘进机的选择、综掘机的选型和截齿面的选择等问题，掌握技术要点，才能使支护达到更好的效果。

3.1 合理选择掘进机

在煤矿掘进时，要根据巷道的长度来选择综合掘进机和普通掘进机。这两种类型的掘进机有着不同的工作特点，一般来说，普通掘进机适用于工作面施工长度小于350米的巷道，而对于长度超过350米的巷道则适宜采用综合掘进机。合理选择掘进机，能够充分合理地发挥两种掘进机各自的优势，也能够保证施工时的支护措施发挥出应有的作用。

3.2 综掘机的选型

这一问题与煤矿掘进支护技术的应用有效性有着非常密切的关系，在选择综掘机的类型时，应注意以下几个问题：巷道断面的形式；掘进机功率的大小；运行效率高低；岩层的强度大小等等。通过对这些问题进行衡量，分析综掘机能否满足掘进支护的要求。

3.3 截齿的选择

选择截齿时，要尽量选择耐磨性能较高的截齿，降低齿轮的磨损程度，减少综掘机维修的次数，提高煤矿掘进的截割速度。另外，当遇到岩石硬度高于截齿截割能力的情况时，不能强行进行切割，而应选择爆破的方式，这样能有效避免设备损坏。

3.4 临时支护技术设备的应用

在煤矿的生产掘过程中，很重要的一部分是液压系统，在临时支护过程中，就要充分考虑液压系统的稳定性和开停机之间的闭锁。在这方面，也可以采取综掘机自身的液压锁进行临时支护，提高掘进工作效率和安全性。

4 结束语

总之，基于复杂环境下的煤矿掘进，危险性高且难度较大，在煤矿开采过程中，要想更好地保障施工的安全性，同时提高煤矿掘进效率，合理选择和应用煤矿掘进支护技术是其关键环节。

参考文献

[1]靳全.复杂地质条件下煤矿掘进支护技术的应用研究[J].中国科技纵横，2013，（21）.

[2]许新星.浅谈煤矿掘进支护应用与分析[J].科教导刊（上旬），2013，（9）.