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

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摘? 要： 社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平提高，導(dǎo)致對各種礦產(chǎn)資源的需求量不斷加大，特別是煤炭資源對于工業(yè)生產(chǎn)方面具有非常重要的作 用。隨著煤炭開采深度不斷增加，井下地質(zhì)條件也復(fù)雜多變，給煤炭開采條件及職工生命安全帶來巨大挑戰(zhàn)。所以本文主要探討的是巷道掘進(jìn)期間在地 質(zhì)復(fù)雜階的段支護(hù)技術(shù)。在巷道掘進(jìn)過程中，由于受到復(fù)雜地質(zhì)條件的影響，造成巷道壓力不斷增大，給巷道掘進(jìn)帶來一定困難，需要有一定的巷道支 護(hù)技術(shù)支撐。本文主要研究的是在復(fù)雜地質(zhì)條件下的巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用。

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

引言： 在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的情況之下，對于各種能源的需求程 度持續(xù)增加，尤其是對于煤炭資源等的需求。當(dāng)前，我國的煤炭資源相對 比較豐富，但是復(fù)雜的地質(zhì)條件給巷道支護(hù)帶來了很大困難，約束了巷道 掘進(jìn)速度，造成了礦井采掘接替緊張。針對這種情況的存在，必須在掘進(jìn) 期間遇復(fù)雜地質(zhì)條件時(shí)對掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行相關(guān)策略的提出[1] ，從而不斷 提高巷道掘進(jìn)速度，緩解礦井采掘接替緊張局面，確保礦井可持續(xù)發(fā)展。

1 煤礦掘進(jìn)的難點(diǎn)分析

我國煤礦掘進(jìn)過程中，隨著采掘標(biāo)高不斷加深，井下地質(zhì)條件復(fù)雜多 變，巷道壓力大，巷道常規(guī)支護(hù)技術(shù)無法滿足支護(hù)要求，容易出現(xiàn)巷道變 形嚴(yán)重，無法滿足正常生產(chǎn)需要，不僅造成了煤礦企業(yè)的人力、物力、財(cái) 力浪費(fèi)，影響煤礦企業(yè)的采掘接替，還對施工人員的身體健康造成極大的 威脅，危害了開采工人的生命安全。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，掘進(jìn) 支護(hù)技術(shù)在煤礦掘進(jìn)過程中得到了廣泛應(yīng)用，降低了煤礦掘進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)，并 取得了一定的成效。但是，煤礦掘進(jìn)過程中，還存在以下幾方面的問題： 一是工作量大。煤礦開采存在地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的問題，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜，巷 道頂板破碎時(shí)，很容易出冒頂片幫事故。對煤礦采掘接替造成很大影響。 當(dāng)煤礦巷道掘進(jìn)過程中出現(xiàn)地質(zhì)條件復(fù)雜多變，巷道頂板破碎時(shí)，嚴(yán)重影 響了煤礦掘進(jìn)的速度，施工過程中也存在很多不安全因素，給現(xiàn)場施工人 員的身心健康造成威脅。二是地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。隨著煤礦掘進(jìn)深度的加 深，煤礦掘進(jìn)的地質(zhì)環(huán)境發(fā)生相應(yīng)的變化，掘進(jìn)深度的加深，一方面會(huì)對 煤層地質(zhì)結(jié)構(gòu)完成破壞，另一方面會(huì)增加煤礦巷道的壓力，對巷道加固工 作造成更多隱患。三是安全隱患問題。目前，我國煤炭資源分布地區(qū)的地 址差異較大，在進(jìn)行煤礦開采的過程中，需要根據(jù)不同地質(zhì)條件，采用不 同的巷道支護(hù)方法，以保證掘進(jìn)過程中的安全性。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

2.1? 直接破頂掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)

直接破頂技術(shù)，顧名思義就是一種直接的方式來破壞挖掘頂部。這種 施工方法是掘進(jìn)過程中最常用的施工方法。在地質(zhì)條件復(fù)雜或過斷層的地 方，給頂板管理帶來很大挑戰(zhàn)。在這種地質(zhì)條件下掘進(jìn)首選U型鋼支護(hù)， 在施工過程中必須加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)并采用短掘短支技術(shù)。施工期間采用兩根 3.0m長π型鋼作前探梁，每根前探梁配合3對吊環(huán)使用，架棚梁時(shí)必須同時(shí) 推移兩根前探梁，前探梁端頭緊貼煤壁并用木楔將前探梁背緊背牢。

2.2? 采用聯(lián)合支護(hù)掘進(jìn)技術(shù)

如果巷道出現(xiàn)斷層情況，可使用聯(lián)合支護(hù)掘進(jìn)技術(shù)。實(shí)際應(yīng)用過 程中，巷道斷層落差沒有超出2.5m ，斷層的頂板還比較破碎、巷道壓力 大。從現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)條件出發(fā)，采用U型鋼+錨網(wǎng)噴+注漿+錨索梁護(hù)技 術(shù)，對巷道圍巖進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。施工時(shí)先采用36#U型鋼進(jìn)行支護(hù)，每棚 6塊卡纜，棚與棚之間采用2根鐵拉桿（兩幫上部卡纜處各一道）進(jìn)行連 鎖，擰緊上牢并成一直線，巷道兩幫距底板1.5m處采用U型鋼或工字鋼 進(jìn)行連鎖加固。架棚完畢后采取錨桿、噴漿、注漿、錨索加固。錨桿規(guī) 格為Φ20 ×2400mm ，間排距1200 ×600mm。錨桿施工完成后對巷道進(jìn) 行噴漿封閉， 噴漿采用425#普通硅酸鹽水泥、中粗砂、石子（粒徑小于 15mm ），配比為水泥：水：砂：石子= 1：0.5：1.4：2，噴層厚度以噴平網(wǎng)表面 為準(zhǔn)，強(qiáng)度不低于C20，速凝劑摻量為水泥摻量的3% ～ 5%，噴漿后7天內(nèi) 每班灑水養(yǎng)護(hù)一次， 7天后每天灑水養(yǎng)護(hù)一次，養(yǎng)護(hù)時(shí)間28天。 噴漿后對 巷道圍巖打注漿孔并埋設(shè)注漿管進(jìn)行注漿加固。注漿孔排距1.8m，每排布 置3個(gè)注漿孔（巷頂及兩幫各1個(gè)），孔深為2m ，注漿管長1.5m。注漿材 料為普通硅酸鹽水泥，漿液水、灰比為0.7 ～ 0.8 ，注漿壓力為1 ～ 2MPa。

同排注漿順序?yàn)橛上孪蛏?注漿過程中要隨時(shí)觀察各注漿參數(shù)的變化和巷 道變形情況，若發(fā)現(xiàn)巷道圍巖表面跑漏漿應(yīng)及時(shí)用快凝水泥封堵。注漿結(jié) 束后選用Φ18.9 ×5200mm錨索，錨索間排距1200 ×1200mm，錨索托板采 用自制U型鋼托板，規(guī)格300 ×280 ×10mm ，每個(gè)錨索孔安裝三支樹脂錨 固劑， 一支K2350樹脂錨固劑和二支Z2350樹脂錨固劑;錨索預(yù)緊力不低于120kN。

3 復(fù)雜地質(zhì)條件下掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)

3.1? 掘進(jìn)機(jī)型號(hào)的選擇

當(dāng)?shù)V井所處區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，現(xiàn)場工作人員要根據(jù)工作面工程地 質(zhì)條件來進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)型號(hào)的選擇?？茖W(xué)合理的掘進(jìn)機(jī)型號(hào)，在實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安 全的同時(shí)可有效提高采掘效率。在進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)選型時(shí)，相關(guān)人員必須全面 考慮機(jī)械的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)效率、截割強(qiáng)度和設(shè)備維護(hù)的難易程度。巷道的安 全性對于采礦過程中十分重要，因此一定要保障其穩(wěn)定性與安全性。掘進(jìn) 機(jī)通過液壓系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)，可以在掘進(jìn)機(jī)機(jī)身加裝臨時(shí)支護(hù)裝置，通過臨時(shí) 支護(hù)對巷道掘進(jìn)前方的煤巖體進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，以保證掘進(jìn)施工的安全性及 可靠性[3]。

3.2? 加強(qiáng)截齒的合理選擇

截齒在煤礦開采中有著重要的作用能夠保障整體設(shè)備的利用率，對于 整體的掘進(jìn)工作開展有著良好的促進(jìn)作用。對此，相關(guān)技術(shù)人員要加強(qiáng)截 齒的合理選擇。一般來說要根據(jù)耐磨性和強(qiáng)度來進(jìn)行相應(yīng)的選擇。在實(shí)際 的煤礦開采中對于截齒的要求是高強(qiáng)度并耐磨，才能夠保障在掘進(jìn)的過程 中設(shè)備不受破壞，降低截齒的報(bào)廢率，進(jìn)而為煤礦開采降低相應(yīng)的生產(chǎn)成 本。而在復(fù)雜地質(zhì)條件下截齒需要面對不同程度、不同地層以及不同地質(zhì) 條件的作業(yè)現(xiàn)場，容易造成截齒出現(xiàn)不同程度上的損壞，并導(dǎo)致作業(yè)施工 的停頓。那么，這就需要相關(guān)的作業(yè)施工人員針對實(shí)際的情況進(jìn)行截齒的 選擇，保障其能夠滿足復(fù)雜地質(zhì)條件下的掘進(jìn)設(shè)備推進(jìn)，確保整個(gè)掘進(jìn)技 術(shù)能夠順利的實(shí)施。

3.3? 正確計(jì)算支護(hù)的臨界點(diǎn)

掘進(jìn)支護(hù)作業(yè)中，必須就支護(hù)體系的支護(hù)臨界點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，才 能保證支護(hù)的有效性和合理性，充分發(fā)揮掘進(jìn)支護(hù)的積極作用。一般情況 下，煤礦開采過程中，掘進(jìn)作業(yè)現(xiàn)場的地質(zhì)條件非常復(fù)雜，存在著許多不 確定因素，極大程度上提高了掘進(jìn)的難度，提高了掘進(jìn)的危險(xiǎn)性。為此， 必須就掘進(jìn)作業(yè)工作面的地質(zhì)情況進(jìn)行全面分析，給出支護(hù)臨界點(diǎn)。之后 要綜合考量開采環(huán)境中不確定因素、支護(hù)臨界點(diǎn)計(jì)算值、可能出現(xiàn)的地質(zhì) 變化，選擇合適的掘進(jìn)設(shè)備，在最佳方式下進(jìn)行掘進(jìn)。比如，可以在初始 階段運(yùn)用立井開拓方式，之后運(yùn)用斜井開拓方式，接下來可使用平硐開拓 方式，這樣有順序、合理地進(jìn)行開拓，可保證掘進(jìn)的安全性。

結(jié)束語： 總之，考慮到當(dāng)前我國對煤礦的需求量仍然很大，所以說煤 礦開采工作也在不斷的持續(xù)過程中，那么就需要不斷提高我國煤礦開采的 技術(shù)以提高效率，減少不必要的損失。發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的技術(shù)存在的一些問題之后，需要進(jìn)行進(jìn)一步改善與調(diào)整。

參考文獻(xiàn)：

[1] 任高嶺. 巷道支護(hù)技術(shù)在煤礦井下掘進(jìn)中的應(yīng)用[J]. 石化技術(shù)，2020， 27（09）：294-298.

[2]陳彥宏.煤炭采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用[J].石化技術(shù)，2020， 27（09）：244-268.

[3]王一彬.煤礦掘進(jìn)巷道錨桿支護(hù)方式的應(yīng)用[J].石化技術(shù)，2020，27（09）：177- 178.

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