摘要：以国内某矿为例，通过分析复杂地质条件下的巷道掘进与支护技术，介绍了支护主体高度与稳定度的调整、掘进支护角度的变动性设计和掘进支护设备资源的合理应用方法，在此基础上确定了合理的支护核心点、调整支护主体高度与稳定度，实现安全掘进。
关键词：复杂地质条件；煤矿掘进；支护技术
1.巷道支护影响因素与掘进技术
1.1巷道支护影响因素分析
煤矿地质条件复杂，异常现象众多，对在此条件下进行的开采活动造成了很大的困难，对开采活动也提出了更高的安全需求、技术需求与管理需求，也是对开采技术的重要考验。为了能够顺利完成复杂地质条件下的生产活动，首先必须分析影响煤矿巷道支护的主要影响因素。
由于长期不断的地质构造运动，使得煤矿所在地区的地下岩层已经遭到了严重破坏，出现了围岩碎裂、节理发育等现象，最终造成在煤炭资源的开采过程中岩层的压力增大、裂纹增多的现象，使得围岩顶板的压力不断增加。
由于地质条件的变化，会使巷道围岩强度变小。在地质构造带附近掘进的巷道围岩强度小、尤其是当所在地区地下水丰富情况下，围岩可能出现软化现象，给支护工作造成了极大困难。随着掘进长度的变化，围岩应力重构会进一步加剧围岩本身的不稳定性，使得巷道围岩的强度进一步降低。由于目前部分巷道采用的是开放式支护体结构，在此情况下，当巷道顶帮压力增加时，底板围岩可能会存在应力集中的问题，软岩地板会出现底鼓等现象，从而造成轨道铺设困难，最终给支护过程的进行带来障碍。
1.2掘进技术
掘进工艺：一般分为综掘机掘进和普通掘进两种。在选择何种掘进工艺时，主要的参考依据是巷道的长度，两者存在一个互相取代的临界点。与此同时，综掘机与普通掘进设备的相关参数也决定着巷道的长度。一般情况下，普通掘进适用于300m以内的工作面，而综掘机适用于300m以上的工作面，这种分类方法可以最大限度地发挥两种设备各自的特点【1】。
综掘机类型的选定：在选择综掘机类型时需考虑各种因素，主要有体积、紧凑性、适用与截割强度、效率、可维护性等等，如果没有按照科学、合理的原则对综掘机类型进行确定，就有可能导致最终选择的综掘机不能适应所在煤矿的地质条件，降低工作效率。
综掘机截齿的选择：在进行综掘机截齿的选择时，首先要考虑的是截齿的耐磨程度。高耐磨性不但可以提高工作速度，还可以尽可能地减小截齿的磨损。另外，当综掘机工作区域的岩石比较坚硬，尤其是其硬度已经超过了截齿耐磨程度时，这时候要考虑首先对岩石进行爆破松动处理，然后再采取综掘机进行切割作业。但是在爆破过程中，需要采取对应的安全保护措施，防止爆破对设备及人员造成伤害。
2.复杂地质条件下掘进支护技术的应用
结合A区域地质条件分析情况，在施行掘进支护的过程中，应注重A区域山体岩层的变化情况，实行有效的防护与定点分析。由于A区域煤层分布区域较为广泛，且山体总体受力情况各有不同，在开展A区域煤层开采的过程中，首要条件就是确定支护技术实施的受力支撑点。为了保障实践工作的安全性，技术人员首先应用红外射线进行定点分析，然后直接在山顶处采取破顶定位法、退后卧底法，确定A区域煤矿支护标杆处理的核心定位置。并借助U型钢支护钢架，进行初期定点固定，监测A区域山体受压变化情况。最后确定支护位置后，按照山体软土层2m落差围岩处理的方式，逐层进行顶部围岩层处理，直到顶层支护杆与底层支护杆相互对接后，完成A区域煤矿掘进支护上部定点防护工作。
值得注意的是，复杂地质条件下，矿山结构支护点的设定工作，不是经过以上一次性定点分析，就能够达到永久性保障的，而是需要技术人员在实际掘进过程中，以区域小型支护点为引导，进一步实行A区域煤矿掘进支护点的移动，才能够发挥支护点在实践中发挥作用。
3.支护主体高度与稳定度的调整
结合A区域山体情况分析来看，本次煤矿掘进区域，应采取反向掘进与顺向掘进同步推进的方式施行，因此，进行煤矿掘进支护高度调整时，应注重支护区域主体框架高度与稳定度的解析，图1为本次A区域煤矿掘进的支护框架图。
图1 区域煤矿掘进的支护框架图
从图中结构设计来看，A区域山体掘进支护时，沿着山体内部掘进需要拓展的空间区域，实行高度、平稳度的二次定位。同时，能够发现本次区域支护的排列上，横向应用空心管，按照纵横交错的排列方式，进行支护顶部局域设计，然后在中心区域两侧，各对应一个金属骨架结构，用于煤层底部区域性煤矿处理的辅助性支护体系，实现了图中结构由整体到部分的对应性排列。一旦A区域煤矿掘进过程中，山腰部分的煤炭掘进工作受到软土层的干扰，出现顶部支护层坍塌问题，则各个部分辅助性支护结构，依旧可以发挥山体支护的作用，在一段时间内，保障山体底部煤炭开采作业的安全性。
3.1技术人员实行A区域煤矿掘进处理的过程中，也从A区域煤炭开采层的总体特征入手，实行煤矿层支护角度的变动性调整。本次对于A区域检测后，得到的检测数据信息为：A区域煤矿支护角度的最佳值为48.17°但为了确保支护掘进工作开展的安全性，将区域煤矿掘进的角度控制在36.66°～52.15°之间。施工人员进行工程施工的过程中，借助电子红外跟踪仪器，开展动态煤矿掘进角度动态化调整，一旦发现A区域煤矿掘进角度超出拓展安全范围，施工人员则立即停止煤矿开采工作，实行区域煤矿支护视角重新测量。
同时，复杂地质区域煤矿掘进工作的实施，必须始终保障区域检测与结构检测之间的灵活沟通，适当进行煤矿区位性调整，确保顶层围岩打通过程，不会对山体底层煤层产生振动。尽量避免现代煤矿掘进支护过程时，出现煤层坍塌的问题，提升A区域煤矿掘进的安全程度【2】。
3.2掘进支护设备资源的合理应用
A区域掘进支护技术的有效运用，也应做好支护技术推进时，掘进区域切割，即煤层掘进工作开展，应按照煤层岩石强度进行综合调整。如A区域顶层煤层掘进时，掘进强度为1500Pa，而针对山脚和山腰区域，煤层较为松软区域进行掘进时，将其压力控制在1400～1200Pa之间即可。同时，当A区域煤层切割过程中，遇到高难度煤层掘进区域时，应采用中高度切割压力进行煤层处理。此外，为了防止煤层切割过程中，掘进设备出现大量磨损，可采取小区域定点爆破处理后，再次实行区域煤矿掘进工作。
结语
分析复杂地质条件下煤矿巷道支护技术，是煤矿开发技术综合应用的理论基础，在此基础上确定支护核心点、调整支护主体高度与稳定度、实现掘进支护角度的变动性设计、合理应用掘进支护设备资源，确保掘进工作的有序推进。
参考文献：
[1]于晋军.复杂地质条件下矿井煤巷快速掘进技术[J].水力采煤与管道运输，2018（03）：146-148.
[2]周铭铄.复杂地质条件下矿山巷道预应力锚索设计[J].中国金属通报，2018（06）：38+40.
论文作者:薛凯
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/30
标签：区域论文; 煤矿论文; 围岩论文; 巷道论文; 煤层论文; 地质论文; 山体论文; 《防护工程》2018年第35期论文;