摘要：为保证采煤机能在复杂地质条件中实现连续快速掘进，必须进一步规范采煤机的掘进与支护方式方法，不断提高支护、掘进技术管理和实施水平。因此，通过分析煤矿复杂地质条件，针对连续采煤机在复杂地质条件下运行遇到的问题提出了优化措施，为采煤机在类似地质条件下快速掘进、安全采挖提供参考。
关键词：复杂地质；采煤机；应用
引言
在地壳运动过程中，受内部挤压产生的不同作用力的影响，不同地区会形成不同形态的地质构造。而在采煤机械设备作业过程中，各种形态的地质构造都将会给煤矿开采带来一定的影响，甚至会引发煤矿安全事故。因此，应加强对地质构造给采煤机械设备带来的影响分析，并通过采取有效探测措施确认煤矿地质构造，以便通过合理安排实现采煤机械设备安全作业。
1煤矿复杂地质条件分析
中国地质条件复杂，矿区众多。它们大多属于薄基岩浅层煤层和厚松散松散层。矿山的开发开采容易引起上覆岩层的移动和变形。在煤层顶板岩层中发生变形破坏时，在一定条件下，容易形成阶梯沉降、裂缝破坏、剪切破坏。引起煤矿等地的沙害和突水等地质灾害（1）。采煤机在连续施工中遇到复杂的地质条件时，如果不采取相应的安全有效的安全管理措施，极易影响采煤效率，甚至发生安全事故，造成人员双重损失。煤炭企业EL与资产在地质条件复杂的地区建设中，工程技术人员必须时刻小心。煤层顶板为泥岩、页岩、煤矸石、泥质复合顶板，基岩厚度小于30m的煤矿区，煤层厚度小于30m的煤层减薄区。顶板煤层小于3m；煤层厚度小于3m的煤层破碎区；顶板和底板软、易坠落区；顶板煤层含水量大的区域，锚索和锚杆孔漏水影响区，二次采煤巷道。
2地质构造对采煤机械设备的影响
2.1断层的影响
在煤矿开采过程中，很容易遭遇小断层。比如在开采过程中出现煤层厚度递减或顶板移位等情况，都预示着小断层的出现。在煤矿断层落差不同的情况下，地质勘查开采难度不同，机械开采设备受到的影响也并不相同。就目前来看，不同采煤机可以适应不同复杂工作面底板标高落差。在煤厚1.25～3.5cm范围内，可以较好地满足机械化采煤要求，采煤机械机身长度和参数调整范围所受的过机空间限制较小。但是如果煤层过薄，采煤机械和人员则将受到诸多限制，使机械采煤难以实现。所以在煤矿开采之前，需加强断层探测，做好生产准备。具体来讲，需要对采煤机工作机构结构、调高范围、机身高度和过机空间等参数进行分析，明确支架最小高度和伸缩量，以便为机械设备的选择提供数据依据。另外，还要对采煤机的作业方式进行分析，以确认采煤机是否会受到地质构造影响。比如采用综合机械化采煤工艺，通过延长综采工作面提升采煤机的割煤量，减小采煤机在端头作业和工作面斜切进刀过程中受到的影响。而几乎所有综采工作面都会遭遇小断层，一旦发现小断层密集，可能直接导致工作面被迫停产搬家。即便小断层并不密集，在发现时也要加强顶板控制，所以工作面单产和生产进度都会受到影响[1]。此外，遭遇断层会导致顶板活动加剧，必要时需利用采煤机进行顶底板岩石切割，因此会给工作面生产带来安全、效率等多方面影响。
2.2褶皱的影响
在机械化采煤过程中，也时常遭遇褶皱现象。在拥有向斜和背斜结构的煤矿地质构造中，煤层顶板通常存在挠曲构造形式。而该种构造不规则性较强，并且有较大规模，将给煤矿支护带来较大的难度。在褶皱构造作用下，煤层也可能发生倾角变化，导致液压支架的适应范围被超出，进而给机械化开采带来阻碍。此外，褶皱的产生，主要是受到煤层构造应力的作用。而煤层与顶底板岩石存在一定的力学差异，由于煤层塑性较强，容易在褶皱形成的过程中出现煤层厚度变薄的情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果小褶皱在煤矿开采过程中频繁出现，煤层将会出现急剧产状变化，突破综采机架型的承载范围，继而给煤矿运输带来困难。此外，次级褶皱的出现，将导致煤层呈波浪形，致使煤矿开采人员难以把握煤层分层厚度，造成部分段顶煤厚薄不均，最终引发顶底板破裂的情况。面对这种情况，可以考虑采用短壁综合机械化采煤方式，在使用双滚筒采煤机的工作面利用中部斜进刀或单向割煤方式进行作业。
3复杂地质条件下综采技术应用
3.1已揭露断层处理
（1）走向断层与断煤交线和煤层走向之间的夹角在30°以内的斜交断层：在预留隔离煤柱的基础上，顺槽尽量和断煤交线保持平行，同时布置相应的工作面，防止断层和工作面之间直接相交。（2）煤层走向和断煤交线之间的夹角处在30~60°范围内的斜交断层：如果断层实际落差比煤层的厚度小，则可直接进行工作面的布置，在回采过程中推过断层。如果断层实际落差比煤层的厚度大，则要根据煤层的倾角来确定。如果断煤交线方向上存在的伪倾角在12°以内，则按照以上方法进行顺槽的布置；如果断煤交线方向上存在的伪倾角在12°以上，则以走向工作面为依据进行顺槽布置，在进行回采的过程中，另行开出切眼进行回采的重新安装。（3）断煤交线与倾向断层和煤层走向之间的夹角超过60°的斜交断层：通常以走向为依据进行顺槽布置。如果断层的实际落差比煤层厚度小，则在回采过程中可推过断层；如果断层的实际落差比煤层厚度大，则在进行回采的过程中，另行开出切眼进行回采的重新安装。（4）如果煤层的倾角在12°以内，则不论断层的实际方向，都需要使工作面的实际方向和断煤交线保持一直，在此基础上进行工作面合理布置[5]。
3.2未揭露断层处理
（1）在进行工作面的布置过程中，或进行巷道的不断掘进时，先以现有地质资料为依据，判断工作面及其周围是否存在断层与褶皱，并根据这些情况进行规划设计，以此尽可能避开复杂的地质构造。（2）工作面上的进风顺槽和回风顺槽在向前推进50m后，对煤层实际产状与煤层顶板的实际标高进行准确测量，以实际标高产生的变化为依据，对与工作面相距一定距离的地质情况与地质构造进行推断。（3）作为专职测量人员，必须做好测量工作，每一套巷道，尤其是穿过岩层的部分，应绘制出相应的素描图，并将测量得到的数据准确标记在图纸上，供技术和施工人员参考借鉴。（4）掘进时，当遇到复杂地质构造时，应加快测量速度，掌握断层实际产状，并对其落差、走向、倾向与倾角进行预测和判断，在必要的情况下，通过勘探钻孔进行判断，防止由于判断错误而产生技术失误[6]。
结束语
通过分析可以发现，在机械化采煤过程中，断层、褶皱和顶底板等各种地质构造都将给采煤机械设备作业带来一定影响，严重时不仅会造成机械设备损坏，还可能引发严重的安全生产事故，从而给煤矿开采企业带来较大损失。因此，应加强对地质构造给采煤机械设备带来的影响分析，并通过加强震波探测、现场观测和钻孔探测实现有效预防，为煤矿生产提供更多安全保障。
参考文献：
[1]牛上锋.复杂地质条件下采煤机的应用研究[J].机械管理开发，2018，33（02）：167-168.
[2]柳元伟，刘攀龙，宋磊桐.复杂地质条件下采煤配套设备优化改造[J].山东煤炭科技，2017（05）：92-94+96.
[3]马宇航，孙国启，仝颖.复杂地质条件下采煤机的应用研究[J].煤矿机电，2016（02）：71-72.
[4]马添虎.连续采煤机在复杂地质条件下掘进和支护技术管理[J].科技视界，2014（07）：289+333.
[5]但松林，田德才.复杂地质构造下综采工作面安装工艺的实践[J].煤炭工程，2010（07）：29-31.
论文作者:王连营
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/13
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