李志

摘 要：社會經(jīng)濟發(fā)展，對煤炭資源的需求量不斷攀升，然而隨著煤礦開采強度與開采深度的增加，煤礦開采所面臨的地質(zhì)問題日趨復雜，在復雜地質(zhì)條件下進行煤礦開采活動，影響煤礦掘進速度及安全的因素較多，如地質(zhì)斷層、地質(zhì)褶曲等問題。為保障復雜地質(zhì)下煤礦開采活動的安全性，結合工程案例，對復雜地質(zhì)條件下影響煤礦安全生產(chǎn)的因素進行探索，提出復雜地質(zhì)條件下煤礦掘進支護關鍵技術，探索綜掘錨網(wǎng)支護過斷層技術，通過安全支護，保障巷道掘進支護的安全性與可靠性。

關鍵詞：復雜地質(zhì)條件 煤礦 掘進支護技術

中圖分類號：TD322 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0077-02

1 工程概況

某工作面開采煤層為丁6煤，地面標高為+160～350 m，工作面標高值為-380～ -435 m，煤礦采面地層為屬于向北傾斜單斜構造，通過探查后發(fā)現(xiàn)，該煤礦工作地層傾角值為5°～13°，西部較為平緩，東部較為陡峭。在開采過程中發(fā)現(xiàn)，在該工作面內(nèi)存在著斷層構造，其中正斷層與逆斷層均有發(fā)育，該煤礦煤層頂板與底板具體地質(zhì)狀態(tài)、厚度與巖性特性如表1所示。

2 影響煤礦安全生產(chǎn)的因素分析

根據(jù)該煤礦概述，可以看出該煤礦地質(zhì)條件較為復雜，考慮到該煤礦地質(zhì)條件及斷層問題，為保障煤礦生產(chǎn)的安全性，需要找出在復雜地質(zhì)條件下影響煤礦安全生產(chǎn)的主要因素，采取有效的煤礦掘進支護技術，充分保障生產(chǎn)安全。

通過研究發(fā)現(xiàn)，該煤礦地質(zhì)條件復雜，其煤礦巷道附近圍巖處于不堅固狀態(tài)，引起巷道強度不足容易產(chǎn)生破碎等問題，在雨水侵蝕巷道后，容易出現(xiàn)軟化問題，導致巷道支護難度增加，煤礦斷層問題與其構造發(fā)育，導致圍巖結構層受到破壞，在巷道開挖過程中，降低圍巖強度，引起巷道穩(wěn)定性問題；因該煤礦中存在斷層構造，在地質(zhì)運動影響下，導致巖層結構受到影響，導致在煤礦開采過程中，出現(xiàn)較多裂縫，頂板山墻壓力增加等問題，影響地質(zhì)開采的安全性；在該煤礦開采中，部分巷道支護應用的是開放式結構，當煤礦巷道頂幫壓力增加時，巷道底板圍巖容易出現(xiàn)是應力集中問題，影響煤礦開采的安全性。

3 復雜地質(zhì)條件下煤礦掘進支護關鍵技術研究

為保障復雜地質(zhì)條件下煤礦開采的安全性與穩(wěn)定性，對煤礦掘進支護關鍵技術進行研究。在復雜地質(zhì)條件下煤礦掘進支護，首先應合理確定綜掘機與普通機臨界點，臨界點位置的確定是由煤礦巷道長度來決定，而煤礦巷道長度則是根據(jù)煤礦開采中所應用的掘進設備與實際操作需要來確定的。一般情況下，煤礦掘進工作面長度如在300 m范圍以內(nèi)，應在煤礦掘進開采中應用普通掘進機，如煤礦掘進工作面長度超出300 m，則在煤礦掘進開采中選擇綜掘機進行作業(yè)，保障煤礦開采的綜合優(yōu)勢；其次，科學選擇綜掘機型號。在選擇應用綜掘機時，應綜合考慮綜掘機設備結構設計形式、截割強度、生產(chǎn)效率、巖層強度、設備配件供應、設備維修等因素，還因考慮掘進設備與煤礦巷道斷面適用情況；在選擇臨時支護技術時應保證安全性。綜掘機進行煤礦開采采取的是液壓系統(tǒng)，為保證液壓系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，合理采取臨時支護方式。一般要求掘進機機載液壓鎖在應用中進行臨時支護，充分保證煤礦掘進工作的安全性與可靠性。

4 復雜地質(zhì)條件下綜掘錨網(wǎng)支護過斷層技術研究

在該煤礦開采過程中，其工作面內(nèi)存在著斷層構造，其中正斷層與逆斷層均有發(fā)育，斷層地質(zhì)問題十分突出，這些斷層地質(zhì)問題的存在，破壞了煤層與煤層之間的連續(xù)結構，在煤礦掘進開采中容易出現(xiàn)破碎問題，且礦體壓力波動性較大，對煤礦掘進進度產(chǎn)生較大影響，直接影響著煤礦開采的安全性與可靠性。為此，應針對不同斷層狀況，采取相對應的支護技術。當前，復雜地質(zhì)條件下煤礦掘進錨網(wǎng)索支護技術主要包括后退臥底法、直接割頂法、起坡臥底及頂煤放炮法等。

4.1 后退臥底法過斷層技術的應用

在該煤礦工程煤礦掘進作業(yè)中，其巷道斷層存在著下移現(xiàn)象，針對巷道斷層下移問題，可以應用后退臥底法進行支護，保證煤礦巷道開采的安全性。如煤礦巷道斷層落差高度值在2.5 m范圍以內(nèi)，且煤礦直接頂板強度滿足安全性要求時，可以應用錨網(wǎng)索支護技術，對巷道圍巖進行支護，提高巷道強度及穩(wěn)定性。在進行圍巖支護作業(yè)時，將掘進機后移15 m左右?？紤]到該煤礦工程掘進機工作面施工坡度小于土坡坡度，為此，在煤礦巷道中應用低于12°的載坡作臥底，通過后退臥底，保證整個巷道斷層的下巷道高度符合支護設計要求。如在該煤礦中，沿煤礦掘進施工方向，其斷層發(fā)育導致煤層下移，決定應用后退臥底法過斷層。當臥底掘到斷面層位置時，巷道頂部達到斷層面上盤煤層頂板，在繼續(xù)掘進作業(yè)時，所采取的是錨桿支護措施作用于煤層頂板，實現(xiàn)對斷層面頂板可靠支護，后退臥底法示意圖如圖1所示。

在煤礦過斷層中應用后退臥底支護方式，其支護技術對頂板圍巖影響較小，可以有效保證圍巖結構穩(wěn)定性，支護效果較好。然而后退臥底法其工作量較大，巷道高度增加，作業(yè)強度偏大。為此，在煤礦掘進作業(yè)中采取后退臥底法過斷層，應采取錨網(wǎng)索對巷道及斷面層進行全面加固處理，避免出現(xiàn)因臥底施工巷道超高問題，充分保障巷道穩(wěn)定性與安全性。

4.2 直接割頂法過斷層技術的應用

在煤礦掘進作業(yè)中，如斷層落差高度值在2 m范圍內(nèi)，斷層結構引起煤層下移，如煤層頂板強度較低，在掘進作業(yè)中頂板容易出現(xiàn)破碎問題，為保障掘進開采安全，應用掘進機將強度降低巖石截割破碎，采取錨網(wǎng)索將頂板強度較大巖石進行支護。這種支護方式即直接割頂法，采取直接割頂法過斷層，可以有效避免因支護斷層位置巖石破碎而出現(xiàn)的巷道安全隱患問題，還可以避免后退臥底法工作量較大問題，其整體支護與過斷層進度較快。

4.3 起坡臥底及頂煤放炮法過斷層技術的應用

在該煤礦掘進作業(yè)過程中，存在著斷層發(fā)育，部分斷層導致煤層整體上移，為實現(xiàn)煤礦掘進效率及安全，采取起坡臥底及頂煤放炮法支護措施過斷層。在煤礦巷道揭露0.7 m斷層時，此時煤礦掘進多應用角度低于12°的起坡臥底法進行操作，在沒有頂板后采取正常掘進方向。如煤礦斷層落差值超過2 m，則可以應用點小炮方式，將超出綜掘機最大截割高度頂煤進行震落。綜合應用起坡臥底及頂煤放炮法過斷層，考慮到煤礦巷道暴露高度偏大，斷層與下盤煤礦不能保留，導致斷層支護難度較大。在完成斷層揭露后，及時采取錨索支護措施進行斷層支護，充分保證煤礦巷道穩(wěn)定與安全性。如煤礦斷層高度在2～4 m范圍內(nèi)，則應用掘進機進行煤礦開采，其最大截割高度的頂層煤厚度最大可以達到33 m，此時不可以采取頂煤放炮法震落方式，可以應用臺階施工法，采取錨網(wǎng)支護措施進行巷道上部分支護，采取后退臥底進行巷道下部分支護。

5 結語

社會經(jīng)濟發(fā)展對煤炭資源需求量不斷增加，隨著煤礦開采深度與開采強度增加，煤礦開采地質(zhì)問題日趨復雜，地質(zhì)條件對煤礦掘進進度及安全性產(chǎn)生較大影響。為保障復雜地質(zhì)條件下煤礦生產(chǎn)安全性，結合某煤礦工程，對復雜地質(zhì)條件下的煤礦掘進支護技術進行研究。重點對復雜地質(zhì)條件下綜掘錨網(wǎng)支護過斷層技術進行研究。實踐證明，該工程合理應用掘進支護技術，保證了煤礦巷道穩(wěn)定性及安全性，實現(xiàn)了煤礦開采作業(yè)的安全性及綜合效益。

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