鄂托克前旗长城三号矿业有限公司 内蒙古自治区鄂尔多斯市 016299
摘要：随着煤炭开采工作的不断发展，煤炭开采项目的地质条件越来越复杂，煤炭开采受到复杂地质环境的影响。开采煤矿的难度不断增加，各种巷道必须在地下挖掘。这要求煤矿企业掌握挖掘和支持煤矿的技术。同时，保证了地下施工过程中人员的安全。文章就对此进行了简要的分析和论述。
关键词：复杂地质；煤矿掘进；支护技术；应用
一、复杂地质给煤矿掘进支护作业带来困扰
由于近年来煤炭开采行业施工作业的不断深入，再加上地质环境结构较差，导致挖掘和支护工程遇到比较大的瓶颈，因而也就造成矿难的发生率逐步增加，这就给社会带来了极大的负担。可以说，复杂的地质环境是挖掘支护工作中存在的问题的根源。下面以典型的深井和高应力软岩采区为例进行说明。这种矿区有着比较长的发展历史，煤层有许多断层，矿井压力大，地质条件极其的不稳定。此外，采矿区也具有复杂的水文地质条件，因此挖掘支护工程存在许多问题。首先，由于矿井开采深度的不断推进，矿区煤层顶板岩性发生了相应的变化，拱形岩石的应力明显增加。其次，矿井顶层和煤层软，易损坏，在开挖过程中难以形成。第三，随着地质条件的增加，巷道存在许多断层，高坡道也在逐步增加。第四，矿区现有的采煤设备具有较差的破岩能力。当遇到硬度系数大于5的岩石时，矿井的切割速度会减慢，从而导致设备磨损。这些问题的出现，为煤矿开挖支护工作带来了一定的麻烦，因而也是煤矿工程各种问题产生的根源所在。
二、复杂地质下煤矿掘进支护的问题分析
1、巷道的数量和不稳定性影响了开挖支护施工作业。煤炭开采业已逐步的发展，煤炭开采技术也已经取得了一定程度的发展，但地下煤炭运输技术还有待进一步完善。传统的地下煤炭运输是挖掘岩石巷道。岩巷的稳定性不够强，且工程量大。不仅可以减少项目的持续性时间，而且还可以增加施工周期。另外，为了保证地下煤炭运输的效率，必须同时建设多条道路，增加了支撑施工的工程量。在这方面能够显著地提高了巷道的安全性和挖掘速度，并且需要合理地进行资源整合。
2、巷道的截面和形状是拱形的，拱形巷道难以运输大量的煤炭资源。随着煤炭开采需求的增加，运输效率在很大程度上影响了煤炭生产。另外，巷道截面小，大型采煤设备不能进入人，影响了煤矿的工作效率。
3、巷道数量很少。传统的巷道通常是单个项目。巷道的单个项目对矿井的通风和运输有影响。通风效果有限，威胁着地下工人的生命。因此，有必要增加采矿巷道的数量，科学设计，以满足地下通风和运输的要求。
4、巷道适应性低。巷道的适应性低表明在挖掘过程中，巷道没有从浅到深的过渡。由于巷道在挖掘时是一个简单到复杂的地质条件，过渡性弱的巷道不能适应周围环境。
三、复杂地质下煤矿掘进的技术难点
以中国北方某省份的矿区为例，该矿区拥有数十年的采矿经验，但其地质条件非常复杂，难以开采。矿区存在多处断层，矿井地压较大，地质条件极不稳定。因此，采矿过程中存在许多困难。基于复杂的地质环境挖掘煤矿非常困难。主要技术难点包括：
1、矿区是一个高应力的软岩地质。当挖掘煤矿时，由于煤难以且易于破碎，因此难以挖掘并且难以形成道路。如果使用轻度爆破进行挖掘，则很容易变形和开采。前方支撑的道路将随之移动。可能是挖掘工作将继续推进，巷道将得到修复和重新支持。
2、矿区岩石应力大，地质条件不稳定。随着煤矿开挖工作的不断深入，难度不断增加。矿井中的岩石不断变化，强烈的应力使得挖掘的巷道容易变形和破裂，严重的甚至出现崩塌的状况。
3、该矿区存在许多断层，在挖掘过程中会出现许多坡度较大的巷道，这将使挖掘更加困难。此外，矿区采矿技术落后，机械化水平低，系统管理不足。挖掘煤矿时，不能采用更高水准的技术。巷道的挖掘质量差，挖掘效率低。另一方面，由于采矿设备相对陈旧，也容易导致煤矿生产中发生安全事故，增加挖掘设备故障时间，对采矿能力产生极大的不利影响。
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四、复杂地质下煤矿掘进支护技术应用分析
基于煤矿开挖支护的复杂地质环境，更多的支护方法用于掘进作业中。锚网支护是一种相对先进的支撑和加固技术，适用于各种不良地质。在煤矿开挖工作中，可以结合实际情况，合理选择直接顶破技术、锚杆支护技术等。
1、直接破顶法。在复杂的煤矿地质环境中，在出现故障的情况下，通常可以选择直接破顶的方法。直接顶破法是利用挖掘设备直接破坏断层顶部，只留下相对坚固完整的屋顶围岩。然后使用锚索支撑屋顶。然而，直接顶部破碎方法的使用是昂贵且困难的。另外，应该注意的是，如果顶板下降小于2m并且岩石结构周围的顶板的岩石硬度小于5级，那么在煤矿开挖中，很可能是大面积的发生顶板破裂现象，给支撑作业带来更多的困难。因此，具体施工应根据实际情况选择。除了在复杂的地质环境中选择合适的挖掘和支护技术进行煤矿开挖外，还必须掌握支撑技术的关键问题，如挖掘机的选择、挖掘机类型的选择、截断的选择等。总之，掌握直接破顶关键技术要点能够使得支护达到更好的效果。
2、锚杆支护应用。锚杆支护技术已在中国的煤矿中得到广泛应用。从使用寿命相对较长且不受采矿影响的小巷道建筑，到服务时间短且受动压影响的巷道;从中薄厚煤层回采巷道到厚煤层，沿煤层底板挖煤顶和全煤巷的超厚煤层综合开采;从近水平煤层，缓倾斜煤层巷道，到急倾斜煤层巷道;从周围的岩石稳定巷道到软岩巷道，破碎的岩石巷道;从坚固的煤巷到沿空挖掘的巷道和空巷，从浅巷到深巷，它涵盖了中国煤矿的各种巷道类型。
3、掘进支护技术需注意的点
3.1合理选择掘进机。在煤矿开挖掘进作业时，应根据巷道长度选择综合挖掘机和普通挖掘机。这两种类型的隧道掘进机具有不同的工作特性。通常普通隧道掘进机适用于工作面长度小于350米的巷道，而综合隧道掘进机适用于长度超过350米的巷道。合理选择挖掘机可以充分合理地发挥两个挖掘机各自的优势，也可以确保施工期间的配套措施发挥应有的作用。
3.2综掘机的选型。该问题与煤矿开挖支护技术的应用效果密切相关。在选择综合挖掘机的类型时，要注意以下问题：巷道断面的形式;挖掘机的力量;运营效率;岩石的力量等等。通过对这些问题的测量，分析了挖掘机是否能满足挖掘支护的要求。
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。在煤矿生产和挖掘过程中，一个非常重要的部分是液压系统。在临时支撑过程中，必须充分考虑液压系统的稳定性与开启和停止之间的锁定。在这方面，还可以采用挖掘机本身的液压锁来进行临时支撑，以提高挖掘工作的效率和安全性。
结束语
总而言之，基于煤炭掘进的复杂环境，危险性很高，也存在着较大的困难。在煤炭开采过程中，为了更好地保证作业安全，提高煤矿开采效率，煤矿开采和支护技术的合理选择和应用是其关键环节。所以必须要对掘进支护技术的要点展开深入细致的分析，对每一项技术要点的细节问题已经相配套的机械设备的维护保养工作也要加强管理与控制，最终促进我国煤矿事业的持续不断地发展。
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论文作者:仉淼
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/2
标签：巷道论文; 煤矿论文; 地质论文; 技术论文; 煤层论文; 矿区论文; 煤炭论文; 《基层建设》2019年第11期论文;