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

（山西大地民基生態(tài)環(huán)境股份有限公司 山西 030000）

引言

當(dāng)前很多煤礦開(kāi)采深度已經(jīng)越來(lái)越深，淺部已經(jīng)沒(méi)有足夠的煤炭資源，在煤礦深部開(kāi)采過(guò)程中，對(duì)煤礦掘進(jìn)提出了較高的要求，特別是在深部“三高一擾動(dòng)”的影響下，煤礦掘進(jìn)支護(hù)表現(xiàn)出與傳統(tǒng)較大的不同，因此，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析有著較為重要的意義。

1.復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)存在的主要問(wèn)題

(1)掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)不能適應(yīng)實(shí)際需求

在深部環(huán)境下，整個(gè)地質(zhì)條件非常復(fù)雜，煤礦掘進(jìn)面臨的各種問(wèn)題也相對(duì)較多，例如，傳統(tǒng)的錨索網(wǎng)支護(hù)在淺部巷道條件下，可取得較好的掘進(jìn)支護(hù)效果，但是從深部巷道掘進(jìn)支護(hù)情況來(lái)看，其中出現(xiàn)了各種類(lèi)型的問(wèn)題，不能有效達(dá)到實(shí)際工作的需求。因此，更新支護(hù)技術(shù)已經(jīng)成為深部煤礦掘進(jìn)支護(hù)的重中之重，但是從當(dāng)前很多煤礦開(kāi)展的掘進(jìn)支護(hù)實(shí)際情況來(lái)看，仍舊過(guò)多的選擇使用傳統(tǒng)的支護(hù)技術(shù)，導(dǎo)致掘進(jìn)支護(hù)中出現(xiàn)了各種類(lèi)型的問(wèn)題。

(2)掘進(jìn)支護(hù)施工不到位的問(wèn)題突出

在井下施工中，條件較為艱苦主要位置有采煤工作面和掘進(jìn)工作面，特別是掘進(jìn)工作面，不僅工作環(huán)境條件相對(duì)較差，同時(shí)，由于大量煤塵的存在且通風(fēng)難度相對(duì)較大，導(dǎo)致掘進(jìn)支護(hù)過(guò)程中面臨的安全問(wèn)題較為突出。這就導(dǎo)致很多施工人員在掘進(jìn)支護(hù)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)施工打折扣的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)施加的預(yù)緊力不能按照規(guī)定施加到位，應(yīng)當(dāng)打設(shè)的錨桿深度不能按照設(shè)計(jì)打設(shè)到位，應(yīng)當(dāng)掛上的金屬網(wǎng)不能按照規(guī)定掛設(shè)到位等等，這些均增加了掘進(jìn)支護(hù)出現(xiàn)安全問(wèn)題的概率。在復(fù)雜地質(zhì)條件下，若出現(xiàn)了掘進(jìn)支護(hù)施工不到位的問(wèn)題，給最終支護(hù)帶來(lái)的負(fù)面影響非常突出。

(3)掘進(jìn)支護(hù)人員整體素質(zhì)相對(duì)不高

從當(dāng)前復(fù)雜地質(zhì)條件下掘進(jìn)支護(hù)需求來(lái)看，對(duì)技術(shù)人員的整體素質(zhì)提出了較高的要求，但是由于煤礦整體的經(jīng)營(yíng)形式相對(duì)于先前出現(xiàn)了明顯的下降，待遇水平也下降較多，這就導(dǎo)致很多高素質(zhì)、高學(xué)歷的技術(shù)人員不愿意進(jìn)入到煤礦工作，導(dǎo)致掘進(jìn)技術(shù)人員整體素質(zhì)不能得到較好的提升，影響到煤礦掘進(jìn)支護(hù)效果。

2.復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

(1)選擇使用掘支錨連續(xù)平行作業(yè)

從復(fù)雜條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)情況來(lái)看，選擇使用掘支錨支護(hù)技術(shù)，對(duì)于提升支護(hù)效果較為關(guān)鍵。在具體實(shí)施中，主要技術(shù)要點(diǎn)有：鉆探、掘進(jìn)割煤、臨時(shí)支護(hù)、在掘進(jìn)面進(jìn)行打設(shè)錨桿、在掘進(jìn)面的后方進(jìn)行錨網(wǎng)索的打設(shè)等工藝環(huán)節(jié)。從大量實(shí)踐來(lái)看，選擇使用“掘三錨三”的循環(huán)方式可取得較好的支護(hù)效果。首先進(jìn)行超前鉆探，對(duì)勘探鉆機(jī)的鉆孔角度全部調(diào)整好，同時(shí)閉鎖掘進(jìn)和鉆探一體機(jī)的截割部和行走部，開(kāi)啟超前勘探鉆機(jī)進(jìn)行探孔的打設(shè)，根據(jù)超前鉆探設(shè)定的具體技術(shù)參數(shù)，將探孔全部打設(shè)完畢，之后將鉆機(jī)收回，并進(jìn)行閉鎖。其次是割煤。將除塵器打開(kāi)，使用掘進(jìn)和鉆探一體的機(jī)器進(jìn)行截割頭的破煤與落煤，煤炭通過(guò)掘進(jìn)和鉆探一體機(jī)后面的溜口全部運(yùn)出來(lái)，并通過(guò)運(yùn)煤錨桿機(jī)組全部轉(zhuǎn)移到料斗中，通過(guò)運(yùn)煤錨桿機(jī)組將煤炭運(yùn)輸?shù)捷斔蜋C(jī)中。這個(gè)過(guò)程中，運(yùn)煤錨桿機(jī)組對(duì)掘進(jìn)之后的巷道進(jìn)行永久支護(hù)。第三是開(kāi)展臨時(shí)支護(hù)。在割煤完成之后將掘進(jìn)機(jī)全部閉鎖，將端頭支架中所含的乳化液泵站全部啟動(dòng)，通過(guò)使用快速掘進(jìn)裝備對(duì)面板進(jìn)行全部集中的控制，并進(jìn)行兩側(cè)護(hù)幫裝置的安裝。第四是在掘進(jìn)支護(hù)裝備全部安裝到位后開(kāi)展永久支護(hù)。在掘進(jìn)支護(hù)裝置全部安裝到位后，通過(guò)在掘進(jìn)工作面搭建好相關(guān)的作業(yè)平臺(tái)的方式，將掘進(jìn)支護(hù)裝置中錨桿鉆機(jī)運(yùn)送到工作面，開(kāi)展永久支護(hù)，在工作面達(dá)到巷道圍巖支護(hù)的要求后，相關(guān)的錨桿鉆機(jī)裝備撤出。同時(shí)，使用運(yùn)煤錨桿開(kāi)展錨桿鉆機(jī)永久支護(hù)。大量掘進(jìn)工作面的支護(hù)實(shí)踐表明，選擇使用這種方式可取得較好的支護(hù)效果。

(2)選擇使用后退臥底支護(hù)技術(shù)

在進(jìn)行巷道的掘進(jìn)時(shí)，碰到斷層問(wèn)題時(shí)，會(huì)較好增加支護(hù)的難度，特別是在復(fù)雜地質(zhì)條件下，出現(xiàn)各種類(lèi)型斷層的情況相對(duì)較多。在支護(hù)時(shí)，若斷層的落差沒(méi)有超過(guò)2.5m，同時(shí)巷道的頂板條件相對(duì)較好，可選擇使用錨網(wǎng)索支護(hù)的方式實(shí)現(xiàn)巷道支護(hù)的有效加強(qiáng)，全部增強(qiáng)圍巖的支護(hù)強(qiáng)化。在這種情況下，一般掘進(jìn)機(jī)與支護(hù)位置之間的距離在15m左右，通常情況下可保證巷道支護(hù)作業(yè)的安全性。同時(shí)，若掘進(jìn)工作面坡度相對(duì)于實(shí)際坡度較小，可選擇使用后退式臥底作業(yè)的方式開(kāi)展施工，保證巷道高度能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。見(jiàn)圖1所示。

圖1 后退臥底方式過(guò)斷層示意圖

(3)選擇使用U型鋼加強(qiáng)掘進(jìn)工作面臨時(shí)支護(hù)

從掘進(jìn)巷道的支護(hù)來(lái)看，復(fù)雜地質(zhì)條件下經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種類(lèi)型的斷層問(wèn)題，若斷層的落差相對(duì)較大時(shí)，因?yàn)樵跀鄬訁^(qū)域內(nèi)圍巖整體受到了較大的摩擦與擠壓，巖性整體已經(jīng)非常破碎，在進(jìn)行掘進(jìn)施工時(shí)，需要采用臨時(shí)支護(hù)的方式對(duì)巷道進(jìn)行強(qiáng)化。從掘進(jìn)支護(hù)實(shí)踐來(lái)看，臨時(shí)支護(hù)應(yīng)當(dāng)選擇使用U型鋼協(xié)同錨桿支護(hù)的方式，可取得較好的支護(hù)效果。在具體實(shí)施時(shí)，還需要充分結(jié)合錨桿、錨索等臨時(shí)性支護(hù)措施，對(duì)圍巖開(kāi)展深層加固。特別是在深部復(fù)雜環(huán)境下，很多區(qū)域的圍巖已經(jīng)表現(xiàn)出分層破壞的特點(diǎn)，這就導(dǎo)致若仍舊采用傳統(tǒng)的單一支護(hù)方式，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)支護(hù)的較好保證，需要及時(shí)采取相關(guān)的措施進(jìn)行支護(hù)強(qiáng)化，形成復(fù)合型支護(hù)結(jié)構(gòu)。

(4)確定臨界點(diǎn)位置

在煤礦掘進(jìn)支護(hù)時(shí)，為了更好應(yīng)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境保證煤礦支護(hù)效果，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體支護(hù)情況，選擇使用普通機(jī)與綜掘機(jī)相互配合的臨界點(diǎn)，從而更好提升掘進(jìn)支護(hù)效果。在具體確定時(shí)，主要根據(jù)巷道長(zhǎng)度確定臨界點(diǎn)的位置。大量煤礦掘進(jìn)實(shí)踐表明，在常規(guī)的條件下，300m范圍內(nèi)應(yīng)當(dāng)選擇使用普通的掘進(jìn)機(jī)，但是在300m范圍以上，則應(yīng)當(dāng)采取綜掘機(jī)。但是具體位置和時(shí)機(jī)的選擇，除了進(jìn)行理論分析之外，還應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合具體地質(zhì)條件，復(fù)合化采取支護(hù)技術(shù)，更好保證支護(hù)的效果，降低掘進(jìn)支護(hù)的成本。

3.提升復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)效果的相關(guān)對(duì)策

(1)及時(shí)更新煤礦掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備

當(dāng)前隨著煤礦掘進(jìn)支護(hù)環(huán)境的不斷變化，及時(shí)更新掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備對(duì)于保證掘進(jìn)支護(hù)效果非常關(guān)鍵。在具體實(shí)施時(shí)，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)掘進(jìn)支護(hù)的實(shí)際需求，對(duì)傳統(tǒng)的掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行梳理，對(duì)于已經(jīng)明顯不能滿足實(shí)際需求的掘進(jìn)設(shè)備應(yīng)當(dāng)給予淘汰，同時(shí)，根據(jù)新時(shí)期下掘進(jìn)支護(hù)的需求，加大設(shè)備投入力度，為不斷提升掘進(jìn)效果、改善掘進(jìn)施工條件打下設(shè)備基礎(chǔ)。

(2)加大對(duì)掘進(jìn)施工技術(shù)人員的培訓(xùn)

針對(duì)當(dāng)前掘進(jìn)施工環(huán)境出現(xiàn)的變化，加大掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)人員的培訓(xùn)非常關(guān)鍵。在具體實(shí)施中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合掘進(jìn)工作面實(shí)際需求，制定出理論和實(shí)踐并重的培訓(xùn)技術(shù)，注重培訓(xùn)內(nèi)容與培訓(xùn)方式的選擇，推動(dòng)培訓(xùn)效果的提升。同時(shí)，在培訓(xùn)之后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行針對(duì)性的考核，通過(guò)考核讓掘進(jìn)支護(hù)人員能夠以更為積極主動(dòng)的態(tài)度參與到培訓(xùn)工作中。

(3)注重采取校企合作方式

隨著煤礦開(kāi)采深度的不斷增加，在掘進(jìn)支護(hù)過(guò)程中，面臨的各種難題越來(lái)越多，選擇使用校企合作的方式能夠較好將煤炭類(lèi)高校在技術(shù)和人才方面的優(yōu)勢(shì)引入到煤礦掘進(jìn)支護(hù)中，從而更好解決煤礦掘進(jìn)支護(hù)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。這個(gè)過(guò)程中，也可選派掘進(jìn)支護(hù)人員到煤炭類(lèi)高校進(jìn)行學(xué)習(xí)的方式，實(shí)現(xiàn)人員素質(zhì)的綜合提升。

(4)注重完善煤礦掘進(jìn)支護(hù)體制機(jī)制

針對(duì)當(dāng)前煤礦掘進(jìn)支護(hù)中出現(xiàn)的各種類(lèi)型問(wèn)題，全面對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)體制機(jī)制的完善非常關(guān)鍵。在具體實(shí)施中，注重對(duì)當(dāng)前的短板問(wèn)題進(jìn)行梳理，找出其中的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并進(jìn)行針對(duì)性的完善，特別是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任制進(jìn)行完善，推動(dòng)掘進(jìn)支護(hù)安全管理責(zé)任落地落實(shí)。此外，注重將好的做法經(jīng)驗(yàn)從體制的角度進(jìn)行落實(shí)，更好完善相關(guān)的制度規(guī)定。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上分析，隨著煤礦開(kāi)采深度的不斷增加，掘進(jìn)支護(hù)面臨的環(huán)境日趨復(fù)雜，導(dǎo)致掘進(jìn)支護(hù)出現(xiàn)了各種類(lèi)型的問(wèn)題。因此，煤礦企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到當(dāng)前煤礦掘進(jìn)支護(hù)出現(xiàn)的新情況、新變化，結(jié)合本礦井面臨的掘進(jìn)支護(hù)特點(diǎn)，采取針對(duì)性的措施，全面提升掘進(jìn)支護(hù)的效果，更好保證掘進(jìn)支護(hù)的質(zhì)量與安全性。