山东能源新矿集团有限责任公司鄂庄煤矿 山东省 济南市 271122
摘要：近年来，我国煤炭能源需求量越来越多，存储量持续下降，因此，煤炭开采企业必须向复杂地质条件下的煤矿资源进军。但与常规的煤矿开采环境相比，复杂地质条件下的煤炭开采环境更加恶劣，且施工技术难度较高，并面临着一系列掘进支护的风险。而先进掘进支护技术的应用不仅可以有效克服煤矿掘进支护中的技术难题，同时也可以确保煤矿开采过程中的安全性，因此，加强先进煤矿掘进支护技术的应用是十分有必要的。
关键词：复杂地质；采煤掘进；支护技术
引言
煤炭资源是国内非常重要的基础资源，与我国经济实力水平有着非常密切的联系。随着国内经济的高速发展，煤炭资源的大量消耗，不可再生的煤炭资源量逐年减少，煤矿开采企业逐渐向一些复杂地质环境中所潜在的煤炭资源进行开发和利用。与传统的施工环境相比，该类施工环境的操作难度和技术要求都有着显著地提升。为了可以降低煤矿掘进生产工作潜在的安全风险，技术人员引进了一些先进的掘进支护技术，并且在实际应用中也取得了良好的成效。
1复杂地质条件下采煤掘进支护技术应用重要性
煤炭作为我国生产和生活的重要能源在社会经济建设中具有举足轻重的作用。为了持续稳定的服务国家经济建设，煤炭必须要保证安全高效的生产能力。虽然我国所具备的煤炭资源非常丰富，但是随着长期的大量开采和使用，已经显现出枯竭的态势。为保证足够的产量，就需要在地下的更深处进行探索和挖掘，那么所面临的采掘环境就会更加复杂，加大了采掘的难度。在此过程中，对于企业的安全生产工作带来非常不利的影响。近年来，煤矿企业安全事故的发生率居高不下，煤炭采掘已经成为高危行业的代名词。如果发生安全事故，则造成的人员伤亡是非常惨重的，会在社会上造成极大的负面影响。给党和政府以及煤矿企业都带来形象和经济上的损害。因此，随着煤矿的生产作业环境日益复杂，安全生产工作就越需要加强。而采掘作业中的支护技术运用，可以极大地提升采掘的安全性，提高企业的安全生产管理水平，从而使员工能够在稳定安全的作业环境中顺利完成生产任务。
2复杂地质条件下采煤掘进中存在的问题
2.1地质结构发生变化
煤矿开采大多数由浅到深作业，作业难度也进一步扩大。由于矿井地质结构比较复杂，矿井容易受到地下水的影响，出现突水现象。同时，由于煤矿不断开采，大量煤炭被开采出来，形成采空区，煤矿围岩压力发生变化，很容易出现坍塌现象，增加了煤矿开采难度。
2.2容易引发支护结构变形移位
对于地质条件比较复杂的煤矿，巷道挖掘过程中改变了原来的巷道围岩应力，这时巷道围岩容易发生变形，导致巷道顶板出现沉降变形。巷道支护结构无法支撑巷道掘进工作，支护结构出现变形、移位等现象，从而引发安全事故。
2.3煤矿掘进支护技术落后
我国煤矿支护技术还不够完善，现有的煤矿采掘支护技术无法满足所有煤矿开采需求。煤矿开采过程中，很容易出现支护承重不足的情况，导致顶板冒落，巷道出现坍塌。支护技术落后等因素一定程度上限制了中国采掘支护技术的发展。
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3复杂地质条件下采煤掘进支护技术的应用
3.1前期准备
首先，技术人员要对地质环境进行全面的勘查，并根据勘查结果来选择恰当的机械设备进行辅助生产。目前，市面上最为常见的两种机械设备分别为综合式与普通式，对于这两种机械设备的选择要根据施工巷道的具体长度来确定。长度在300m以内的巷道可以采用普通式掘进设备；长度超出300m的巷道要选用综合式掘进设备。
其次，技术人员最终确定掘进设备后，要根据实际的施工情况来选择恰当的截齿结构。对于相对复杂的地质施工环境来说，施工人员可以选择耐磨性能较高的截齿结构来辅助掘进设备进行高效率的生产作业。
最后，施工单位要根据实际的施工情况来制定合理的管理制度，确保机械设备在实际生产过程中能够充分发挥其自身的作用与优势，从而确保煤矿开采与生产工作顺利的开展。
3.2直接破顶支护技术
此方法是通过掘进机对断层的顶部直接进行冲击，使巷道顶板的失稳结构部分被破除。此外，还需要使用锚网、锚索联合支护对顶板进一步巩固，提高它的的稳定性。若顶板的岩石落差在2米以内，且硬度不超过5时，比较脆弱的岩层会发生自行碎裂，此时这种方法就会失效。如果掘进面的倾角较大时，也可使用直接破顶方式进行支护。
3.3后退卧底支护技术
在煤矿掘进的过程中，施工队伍经常会遇到不同程度的断层上移或者是下移的情况，在这种情况下，施工人员在煤矿开采的过程中就会面临较多的安全风险。为此，煤矿开采企业要想有效的解决这一问题，就可以在煤矿开采生产作业的过程中充分合理的应用后退卧底支护技术，并要进行规范的技术操作。首先，该技术应该应用在高程差值为2.5m以内的巷道断面支护工作当中，通过后退卧底支护技术不仅可以提高锚网的强度，同时也能够增强巷道的强度；其次，后退卧底支护技术应该应用到巷道围岩的支护作业当中，为了进一步提高施工人员在施工作业过程中的安全性，施工人员就要对掘进设备进行恰当的后退处理，后退距离应该控制在15m左右；最后，若掘进期间的工作面坡度低于自身坡度系数，施工人员就可以充分利用坡度在12°范围以内的载坡，并将其当做一个支撑点来确保巷道支护作业的顺利完成。后退卧底支护技术主要的应用优势突出表现为其在实际应用过程当中不会对巷道内的围岩结构造成较大的负面影响，同时还可以大大增强围岩结构整体的稳定性，确保施工人员在掘进作业中的人身安全。
3.4锚网支护技术应用
本文介绍常见的两种锚网支护技术应用方法，即直接破顶的支护方式和后退卧底的支护方式。其中，接破顶的支护方法指的是运用掘进机来不断冲击断层顶部，这样能够破除断层顶部不稳定部分，用以提高顶板围岩的安全稳定性。同时，还应当添加运用注浆锚网索支护技术，来进一步强化其的安全稳定性。当顶板岩石的硬度处于5以下或落差距离在2m以内时，岩层就容易发生碎裂现象，在这种情形下，该种支护技术方法也就不能再应用。而对于后退卧底的支护方法的应用而言，人员在进行采掘作业时经常会遇到巷道断层发生下移的现象，为了防止此类现象的发生，应用后退卧底的支护方法作为有效。当巷道断层的落差值小于2.5m时，如果顶板强度还具备安全要求，则应当应用注浆锚网索技术对巷道的围岩部位进行支护，以强化巷道强度的稳定性。在对围岩部位的支护作业中，综掘机先要后退15m左右，如果作业面的坡度小于突破坡度时，其卧底可以利用小于12°的载坡。从而使得巷道高度符合支护技术的作业条件。当人员在采掘方向上的断层发育导致煤层发生下移现象时，则应当及时运用后退卧底的方法来过断层。在将卧底推进到断层处时，其顶部则应到达断层上盘的顶板煤层，达到该条件后，再运用注浆锚网索或锚杆支护方法对断层的顶板部位做好支护处理。
结语
煤炭企业为了保持煤炭产量，对埋藏深、地质条件复杂区域的进行开采，由此带来了一系列的安全问题。因此煤炭企业应深入研究掌握这些区域的地质资料，并开展针对性研究，采取先进方法来应对这些问题，提高工作面的安全性，增加企业经济效益，促进煤矿企业积极健康发展。
参考文献
[1]李岚青.基于复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用研究[J].中国化工贸易,2018,10(36):100-101.
[2]牛文洪.基于复杂地质条件下煤矿掘进支护技术的探索与思考[J].资源信息与工程,2018,33(06):65-66.
[3]刘继德.复杂地质条件下的煤矿采煤掘进支护技术研究[J].建筑工程技术与设计,2018(29):742.
论文作者:张剑锋
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/5
标签：巷道论文; 煤矿论文; 作业论文; 技术论文; 地质论文; 顶板论文; 围岩论文; 《防护工程》2019年第7期论文;