王軍平

(山西省陽泉煤業(yè)集團(tuán)創(chuàng)日泊里煤業(yè)有限公司，山西 晉中 032700)

0 引言

隨著我國煤礦開采技術(shù)的不斷創(chuàng)新，煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的實(shí)踐也在不斷提升。掘進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步，就是煤炭開采新技術(shù)的代表，該技術(shù)的有效實(shí)踐，將傳統(tǒng)的掘進(jìn)方法與支護(hù)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)榻y(tǒng)一定點(diǎn)式管理策略，為現(xiàn)代煤炭資源安全開發(fā)提供了更為廣闊的新視野。

1 復(fù)雜地質(zhì)條件環(huán)境概述

當(dāng)前煤礦掘進(jìn)工作的開展，逐步從簡單化向著復(fù)雜區(qū)域推進(jìn)。為了分析煤礦掘進(jìn)技術(shù)在實(shí)踐中應(yīng)用的作用，以國內(nèi)A區(qū)域煤礦地質(zhì)環(huán)境為例進(jìn)行技術(shù)分析。A區(qū)域位于我國西南部地區(qū)，是國內(nèi)開采時(shí)間較早的煤礦區(qū)域之一。煤礦開采前，結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有資料，對(duì)A區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)勘查，發(fā)現(xiàn)A區(qū)域主要以斷層山為主，煤礦受力相互關(guān)聯(lián)、相互重合，同時(shí)，該區(qū)域的部分地區(qū)資源常年受到地下水的侵蝕，導(dǎo)致底部煤層關(guān)聯(lián)處，形成較為脆弱軟土層，技術(shù)人員運(yùn)用地質(zhì)電子儀表對(duì)區(qū)域煤層的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)后，將其區(qū)域煤層檢測(cè)信息歸納為表1。

表1 區(qū)域煤炭監(jiān)測(cè)分析表

結(jié)合表1分析發(fā)現(xiàn)，A區(qū)域煤層主要集中在山頂和山腰處，且煤層深度分別為60.07 m、40.65 m。兩處煤礦資源的分布上，頂部煤層呈現(xiàn)縱向延伸趨向，而山腰部分的煤礦存儲(chǔ)，則處于橫向延伸。A區(qū)域煤礦存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)上發(fā)生這種變化的主要原因，是由于該山體在形成過程中，山腰部分常年受到外力的擠壓，造成山腰部分發(fā)生空間位移，而山體底部和頂部同時(shí)對(duì)山腰部分的煤層產(chǎn)生壓力沖擊，致使煤層結(jié)構(gòu)由縱向延伸，向著橫向延伸變化。同時(shí)，A區(qū)域煤炭資源定位過程中，也發(fā)現(xiàn)A區(qū)域山體煤層受壓強(qiáng)度存在著一定的差異，其頂部和底部的煤層受壓能力較強(qiáng)，但山腳處的煤層質(zhì)量一般，而山頂與山腰處煤炭資源質(zhì)量較好，但煤層處的受壓強(qiáng)度均低于山腳處的受壓程度。此外，當(dāng)前A區(qū)域煤炭資源存儲(chǔ)中，山腰部分煤炭層區(qū)域的軟土層較多，山頂區(qū)域堅(jiān)硬性圍巖較多，山腳部分煤層開采環(huán)境良好，因此，實(shí)行A區(qū)域煤層掘進(jìn)時(shí)，也要注意該區(qū)域的這一地理特征。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件下掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

結(jié)合A區(qū)域地質(zhì)條件分析情況，在施行掘進(jìn)支護(hù)的過程中，應(yīng)注重A區(qū)域山體巖層的變化情況，實(shí)行有效的防護(hù)與定點(diǎn)分析。

由于A區(qū)域煤層分布區(qū)域較為廣泛，且山體總體受力情況各有不同，在開展A區(qū)域煤層開采的過程中，首要條件就是確定支護(hù)技術(shù)實(shí)施的受力支撐點(diǎn)。為了保障實(shí)踐工作的安全性，技術(shù)人員首先應(yīng)用紅外射線進(jìn)行定點(diǎn)分析，然后直接在山頂處采取破頂定位法、退后臥底法，確定A區(qū)域煤礦支護(hù)標(biāo)桿處理的核心定位置。并借助U型鋼支護(hù)鋼架，進(jìn)行初期定點(diǎn)固定，監(jiān)測(cè)A區(qū)域山體受壓變化情況。最后確定支護(hù)位置后，按照山體軟土層2 m落差圍巖處理的方式，逐層進(jìn)行頂部圍巖層處理，直到頂層支護(hù)桿與底層支護(hù)桿相互對(duì)接后，完成A區(qū)域煤礦掘進(jìn)支護(hù)上部定點(diǎn)防護(hù)工作。

值得注意的是，復(fù)雜地質(zhì)條件下，礦山結(jié)構(gòu)支護(hù)點(diǎn)的設(shè)定工作，不是經(jīng)過以上一次性定點(diǎn)分析，就能夠達(dá)到永久性保障的，而是需要技術(shù)人員在實(shí)際掘進(jìn)過程中，以區(qū)域小型支護(hù)點(diǎn)為引導(dǎo)，進(jìn)一步實(shí)行A區(qū)域煤礦掘進(jìn)支護(hù)點(diǎn)的移動(dòng)，才能夠發(fā)揮支護(hù)點(diǎn)在實(shí)踐中發(fā)揮作用。

3 支護(hù)主體高度與穩(wěn)定度的調(diào)整

結(jié)合A區(qū)域山體情況分析來看，本次煤礦掘進(jìn)區(qū)域，應(yīng)采取反向掘進(jìn)與順向掘進(jìn)同步推進(jìn)的方式施行，因此，進(jìn)行煤礦掘進(jìn)支護(hù)高度調(diào)整時(shí)，應(yīng)注重支護(hù)區(qū)域主體框架高度與穩(wěn)定度的解析，圖1為本次A區(qū)域煤礦掘進(jìn)的支護(hù)框架圖。

圖1 區(qū)域煤礦掘進(jìn)的支護(hù)框架圖

從圖中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來看，A區(qū)域山體掘進(jìn)支護(hù)時(shí)，沿著山體內(nèi)部掘進(jìn)需要拓展的空間區(qū)域，實(shí)行高度、平穩(wěn)度的二次定位。同時(shí)，能夠發(fā)現(xiàn)本次區(qū)域支護(hù)的排列上，橫向應(yīng)用空心管，按照縱橫交錯(cuò)的排列方式，進(jìn)行支護(hù)頂部局域設(shè)計(jì)，然后在中心區(qū)域兩側(cè)，各對(duì)應(yīng)一個(gè)金屬骨架結(jié)構(gòu)，用于煤層底部區(qū)域性煤礦處理的輔助性支護(hù)體系，實(shí)現(xiàn)了圖中結(jié)構(gòu)由整體到部分的對(duì)應(yīng)性排列。一旦A區(qū)域煤礦掘進(jìn)過程中，山腰部分的煤炭掘進(jìn)工作受到軟土層的干擾，出現(xiàn)頂部支護(hù)層坍塌問題，則各個(gè)部分輔助性支護(hù)結(jié)構(gòu)，依舊可以發(fā)揮山體支護(hù)的作用，在一段時(shí)間內(nèi)，保障山體底部煤炭開采作業(yè)的安全性。

3.1 掘進(jìn)支護(hù)角度的變動(dòng)性設(shè)計(jì)

技術(shù)人員實(shí)行A區(qū)域煤礦掘進(jìn)處理的過程中，也從A區(qū)域煤炭開采層的總體特征入手，實(shí)行煤礦層支護(hù)角度的變動(dòng)性調(diào)整。本次對(duì)于A區(qū)域檢測(cè)后，得到的檢測(cè)數(shù)據(jù)信息為：A區(qū)域煤礦支護(hù)角度的最佳值為48.17°，但為了確保支護(hù)掘進(jìn)工作開展的安全性，將區(qū)域煤礦掘進(jìn)的角度控制在36.66°～52.15°之間。施工人員進(jìn)行工程施工的過程中，借助電子紅外跟蹤儀器，開展動(dòng)態(tài)煤礦掘進(jìn)角度動(dòng)態(tài)化調(diào)整，一旦發(fā)現(xiàn)A區(qū)域煤礦掘進(jìn)角度超出拓展安全范圍，施工人員則立即停止煤礦開采工作，實(shí)行區(qū)域煤礦支護(hù)視角重新測(cè)量。

同時(shí)，復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域煤礦掘進(jìn)工作的實(shí)施，必須始終保障區(qū)域檢測(cè)與結(jié)構(gòu)檢測(cè)之間的靈活溝通，適當(dāng)進(jìn)行煤礦區(qū)位性調(diào)整，確保頂層圍巖打通過程，不會(huì)對(duì)山體底層煤層產(chǎn)生振動(dòng)。盡量避免現(xiàn)代煤礦掘進(jìn)支護(hù)過程時(shí)，出現(xiàn)煤層坍塌的問題，提升A區(qū)域煤礦掘進(jìn)的安全程度。

3.2 掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備資源的合理應(yīng)用

A區(qū)域掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的有效運(yùn)用，也應(yīng)做好支護(hù)技術(shù)推進(jìn)時(shí)，掘進(jìn)區(qū)域切割，即煤層掘進(jìn)工作開展，應(yīng)按照煤層巖石強(qiáng)度進(jìn)行綜合調(diào)整。如A區(qū)域頂層煤層掘進(jìn)時(shí)，掘進(jìn)強(qiáng)度為1 500 Pa，而針對(duì)山腳和山腰區(qū)域，煤層較為松軟區(qū)域進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，將其壓力控制在1 400～1 200 Pa之間即可。同時(shí)，當(dāng)A區(qū)域煤層切割過程中，遇到高難度煤層掘進(jìn)區(qū)域時(shí)，應(yīng)采用中高度切割壓力進(jìn)行煤層處理。此外，為了防止煤層切割過程中，掘進(jìn)設(shè)備出現(xiàn)大量磨損，可采取小區(qū)域定點(diǎn)爆破處理后，再次實(shí)行區(qū)域煤礦掘進(jìn)工作。

4 結(jié)語

分析復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦巷道支護(hù)技術(shù)，是煤礦開發(fā)技術(shù)綜合應(yīng)用的理論基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上確定支護(hù)核心點(diǎn)、調(diào)整支護(hù)主體高度與穩(wěn)定度、實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)支護(hù)角度的變動(dòng)性設(shè)計(jì)、合理應(yīng)用掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備資源，確保掘進(jìn)工作的有序推進(jìn)。