复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用_岑文.pdf

202313技术应用与研究69Modern Chemical Research当代化工研究202313技术应用与研究69Modern Chemical Research当代化工研究复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用岑 文（山西煤炭运销集团巨开元煤业有限公司 山西 031500）摘要：当下，伴随着现代经济社会的发展和持续推进，煤炭物资的需要量逐年攀升，而随着煤这一资源挖掘的深入和开采能力的逐步提升，这就使得挖掘的地理环境条件变得越来越复杂化，这也严重影响着煤矿资源挖掘的进度且存在着巨大的安全生产隐患问题，为了保护在复杂地质条件下矿井的安全可靠生产作业，本文研究重点侧重于探讨矿掘进支护技术。实践证明，该技术的合理应用，不仅可以有效地保护矿井巷道的稳定性和安全可靠，而且还可以进一步提高煤矿开采施工的安全可靠和整体经济效益。关键词：复杂地质条件；煤矿；掘进支护技术；应用中图分类号：TD 文献标识码：ADOI：10.20087/ki.1672-8114.2023.13.023Application of Coal Mine Excavation Support Technology Under Complex Geological ConditionsCen Wen(Jukaiyuan Coal Industry Co.,Ltd.,Shanxi Coal Transportation and Sales Group,Shanxi,031500)Abstract：Currently,with the development and continuous promotion of modern economy and society,the demand for coal materials is increasing year by year.With the deepening of coal mining and the gradual improvement of mining capacity,the geographical environment conditions for mining have become increasingly complex,which seriously affects the progress of coal mining resources and poses huge safety production hazards.In order to protect the safe and reliable production operations of mines under complex geological conditions,this study focuses on exploring mining excavation support technology.Practice has proven that the reasonable application of this technology can not only effectively protect the stability and safety of mine tunnels,but also further improve the safety,reliability,and overall economic benefits of coal mining construction.Key words：complex geological conditions；coal mines；excavation support technology；application前言随着国家对各种资源的开发强度和深入日益增大，在煤矿开发聚集地区，尤其是集中式开发地区，面临着更为复杂性和变化多端的工程地貌要求，在这种情况下，地理环境或许会对煤矿开发形成重大影响，因此，在挖掘工作过程中必须对全部工作面实行高效的保护。随着相关开采技术的进步，垂直破顶法、退后卧底法或者锚杆临时支撑加U型钢架法已经成为复杂地质环境下矿井挖掘的可靠方法，然而，为了确保这些技术能够得到高效且稳定的应用，必须从多个方面加以控制和关注，本文将对上述问题展开深入探讨，并给出详尽的解释。1.煤矿掘进支护技术的相关概述通常而言，煤矿开采工作人员在挖掘过程中，需要先对地质条件予以探测和分析，并根据实际情况制定方案，但是，若在此期间存在复杂性地质条件，便会导致后续掘进质量无法得到有效保障，并且在一定程度上将严重威胁工作人员的生命安全，故而为了避免类似情况的出现，相关企业需要选用掘进支护技术来提高表面平滑度，在不影响土层推进效率的前提下，针对振动频率予以有效控制，避免出现地质破坏的情况，通过应用这项技术，我们可以有效地减少地质条件的波动，并对周围环境进行稳定性控制，方便人员进行能源采集，为后续工作的顺利进行奠定基础。(1)煤矿掘进支护技术存在的现实意义经过实际调查发现，煤矿行业相关企业在开展煤矿巷道挖掘作业时，原岩应力的变化会对该路况的稳定性形成重大影响，围岩也会随之而变，可能会导致塌陷、位移等重大事件的出现，给施工人员的身体安全构成巨大的危害，所以，在相关巷道挖掘工序中，支护的必要性不言而喻。为了有效控制和减少顶板间离层，施工需要采取临时支护措施，以减少围岩确实可以出现的变化量，同时也可以有效减少岩石坠落对施工人员的身体安全构成的危害，从而大大提高煤矿巷道挖掘的安全系数。为此，施工方应该在现实的煤矿巷道掘进过程中，仔细分析问题，并结合实际情况，采取有效的措施来解决，以保证支护管理工作的有效性，同时也可以有效地保证操作者的安全，从而保证煤炭挖掘管理工作的顺利完成。(2)煤矿掘进支护技术的相关工作原理在煤矿采掘过程中，支护技术应用必须从实际施工作业条件出发，结合情况确保支护设计的科学合理性，围绕提高巷道岩石的预应力开展支护设计，有202313技术应用与研究70Modern Chemical Research当代化工研究202313技术应用与研究70Modern Chemical Research当代化工研究效发挥出高强支护的优势。支护技术的运用主要基于悬吊理论来实现主动支护功能，明确支护中承载力、固定力的数值，在锚杆使用中，锚杆的距离和排列都要设置在标准范围内，要结合实际情况确定支护的具体应用。为适应当今机械化煤矿开采的需要，高强支护技术已经得到比较广泛的应用，通过采用高强支护技术，巷道顶部可以得到有效的预应力支护，从而达到良好的抗震性能和抗冲击性能，确保巷道的安全运行。在支护作用下巷道受到外部挤压力作用，依然保持良好的稳定性，支护技术主要是通过传递应力方式，集中应力、缓解应力影响或者消除应力作用，从而有效控制巷道岩石的实际变形程度。2.复杂地质条件对采矿掘进工作的影响(1)巷道固定异常困难由于矿产资源的深入开采，地质条件变得越来越复杂化，尤其是很多矿体周围都有大批疏松岩土遍布，这给掘进管理工作提出了极大的挑战。在巷道掘进工程期间，外力作用使得巷路成形变得极其困难，虽然采用机械化技术维持了较为规范、平稳的外形，但是由于掘进工作的进一步深入，周围岩体构造也会变化，巷路所有端点和支承物也会生成形变，从而造成巷路变化，给掘进管理工作造成了极大的困难，由于巷路无法固定，不仅给支护技术的实施提出了极大的挑战，而且还会严重影响采矿效率。(2)地质结构遭到破坏产生一定的变化随着掘进的深入，矿井周边的地质环境受到严重破坏，这给建筑施工提出了新的挑战，倘若在巷道截面施工过程中未能有效利用断面资源，将会影响开发速度和效率，以至可能导致更大的损失，截面的形状一般呈矩形，因此，如何有效利用这种形状，合理配置大型机械设备，以确保掘进作业的安全和平稳，是掘进管理工作的一个重要任务。然而，由于隧道地质构造的变动有着很大的不确定性和不可预测性，因此，支撑巷道管理工作对矿井信息技术的依靠性很强，只能依靠对巷道地质信息的数据分析，根据施工现状，进行有效的支撑管理工作。(3)前掘后修问题不容忽视在煤矿企业进行煤炭开掘工作时，为了确保顺利完成后续工作，应及时修补顶底板结构，这就是所谓的前掘后修，然而，由于地理条件复杂，在前掘后工作方面发生问题是很常见的，在松软煤层部位，破碎问题会更加突出，这不仅会影响巷道的成型，还会妨碍开挖和实际施工。此外，当煤矿掘进至顶底板时，巷道变形速度也会大幅提升，从而加剧了破碎问题的严重性，尽管前期掘进和后期修复工作可以有效地提高煤矿掘进的效率，但也会导致掘进任务的增加。3.复杂地质条件下煤矿掘进技术的具体应用(1)更新观念，使用临时的支护技术与支护设备由于煤矿开采中地质环境比较复杂多变，因此在支护技术以及支护设备的使用上要灵活应变，这种临时的支护技术以及支护设备可以在掘进施工中较好地确保掘进的安全与工作进度。例如，在某矿区掘进过程中使用综掘机完成掘进工作时，由于综掘机本身的液压系统较为稳定，因此会在实践应用中将综掘机机身的液压锁应用临时的支护，临时支护可以保证掘进工作的可靠性。(2)积极应用锚杆临时加固支护U型钢架法通过锚杆和U型钢架的联合使用，能够有效地保障矿井挖掘施工阶段中巷道的安全，特别是在不同地质环境下，它们能够有效地支持岩层构造，因此，我们在现场施工时应该依据施工地区的具体地质条件状况，采取锚杆固定保护和U型钢架的结合方式，以保障巷道的安全，尤其是在岩层构造松软的巷道补修时，更应该采取这种联合使用的方式，以保障巷道的安全性和可靠性。为了保障挖掘工艺的高度稳定和安全，我们应该将倾斜角度限制在45以内，并通过预紧构造的使用，以保障整体方法的稳固性，这样能够有效地防止上层顶板落石落土现象的发生，从而保障掘进过程的安全。(3)因地制宜，选用适宜的综掘机与普掘机煤矿区的巷道挖掘长度的长短主要是取决于综掘机与普掘机的能力水平，因此选用适宜的掘进机以及普掘机对于掘进工作具有重要的作用。一般工作面的巷道长度小于300m会使用普掘机，如果是大于300m的巷道长度会使用综掘机，这是因为设备本身的特性决定的。例如，在某煤矿区使用综掘机时需要结合掘进的具体工艺来选择合适机型的综掘机，在机型的选用上主要是看综掘机机型能否很好地应用在施工巷道的截断面，另外对于综掘机在施工时的截割功率以及截割的强度要调整适宜，这样才可以更好地发挥综掘机的功能。4.复杂地质条件下煤矿巷道掘进支护技术的具体应用措施(1)机械设备选择要科学在现场，选用普掘机和综掘机是非常重要的，首先，应该考虑设备的性能和掘进巷道的长度。通常情况下，如果巷道长度小于300m，普掘机就可以使用，而综掘机更适合用于超过300m的掘进工程；如果施工条件相同，综掘机的应用可以显著提高巷道掘进的准备效率，而且如果施工人员能够合理选择掘进工艺，202313技术应用与研究71Modern Chemical Research当代化工研究202313技术应用与研究71Modern Chemical Research当代化工研究这种提高效率的方式将会更加有效地适应现实建设需求。在选择综掘机型号时，施工人员应该充分考虑场地的真实情况，以确保最佳的施工效果。由于煤岩巷道宽度、煤岩坚硬情况存在差异，因此在选用综掘机种类时，应根据上述原因进行有效的考量，以确保机械设备的性能和可靠性。此外，截齿的选用也至关重要，如果截齿具有良好的耐磨性，能够有效减小施工中的损耗，增长其寿命，从而在确保工程质量的同时降低施工成本投资。然而，在地质条件复杂或煤岩硬度较大的情况下，仅凭综掘机的能力是难以保障巷道掘进作业顺利完成的，所以，要为保障进度和工作人员安全，必须先进行爆破处理，然后才能继续施工。(2)完善支护体系，确定临界点，科学采用临时支护技术为了建立和完善相关保护机制，我们必须强化对机械设备的管理，液压掘进设备是保证掘进作业连续性的关键手段，将它们结合起来可以有效地支撑边坡，综掘机的重要作用就是借助机载液压锁等多种支护技术，有效地保障采煤掘进过程中设备系统的高度稳定和安全。采用闭锁装置能够有效降低劳动强度和工作量，确保掘进作业的安全可靠运转。此外，根据计算确定支撑临界点，需要建设一个有效、完整的支护体系，并对掘进情况和操作水平进行有关信息采集和统计，以明确支撑临界点，基于此，经过科学合理选用挖掘机具、充分利用各类分配方法和技术，可以有效地优化支护作业体制。此外，在现实应用，可以透过监测系统，实时监测煤矿环境的变化趋势，并制定出动态的评价和改进方案，以引导支护体系的持续完善和优化。(3)加强施工现场管理以及处理好机器的系统在煤矿开采的掘进工作中需要预先制定好相关的施工管理措施以及管理方案，对于掘进系统以及其他的设备等需要加强管理，处理好机器的系统问题可以更好的发挥机器的性能与作用，加强对于施工现场的管理以及设备的管理，不仅可以更好地维护与应用设备还可以提高现场施工的效率。例如，在某施工现场，对于利用弯皮进行输送时，需要结合技术特征来提高皮带的工作效率，在大角度长距离中可以使用长距离掘进，在小角度短距离中可以使用拐弯掘进技术。在管理上相关的技术管理人员需要在施工时就预先设定好施工方案这样才可以提高施工效率，对于掘进技术的应用也会更加灵活高效，对于设备的损害程度也可以降到最低程度。(4)积极应用锚网支护技术如果岩石质量较为坚硬，在采煤矿工序中应采用退后卧底法，该种方式使用看起来更加安全可靠，但是施工的体力消耗也较大，因此在使用这一方式时，应当特别注意施工的选择，以确保安全性和效率。采用锚网支护技术进行采煤矿工作时，应根据具体的地质条件来选择最佳的开采方法。第一种是垂直坡顶法，它利用一定的掘进设备，垂直破坏断层顶面，以便保证顶板工程的稳定性。第二，采取后退的卧底策略来掩护自己的行动，这种技术的应用要求是矿井顶部完好，顶部间落差小于等于5m，构造平稳，在这个步骤中，相应机械设施会始终保持后退状况，但是卧底却会继续往前移动。因此，这种方式能够保证内部位移的安全性。5.结语在新时期，煤矿行业必须采用先进的挖掘工艺技术来提高产量，然而，安全问题也不容忽视。目前，煤炭掘进支护技术仍有待完善，安全性经营风险仍未得以根除，在未来的工业生产中，我们将继续累积成功经验，全方位提升煤矿这一行业开采、生产的总体品质。因此，相关煤矿掘进支护科技的重要性不容忽视，特别是在复杂地质要求，采取必要的掘进支护技术能够大大提高开采效率，同时也能够有效防止安全事故的发生，以保证煤矿开采的整体效率与质量。【参考文献】1武志国.复杂地质条件下煤矿掘进支护技术的应用J.石化技术,2020,27(4):179-180.2李贺明.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术的应用J.环球市场,2019(15):332.3陈润合,牛佳胜.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术的应用初探J.内蒙古煤炭经济,2022(14):172-174.DOI:10.13487/ki.imce.022359.4李志.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用解析J.科技资讯,2014,12(11):77-78.DOI:10.16661/ki.1672-3791.2014.11.055.5韦星光.煤矿掘进支护技术在复杂地质条件下的应用J.能源与节能,2022(11):189-191.DOI:10.16643/ki.14-1360/td.2022.11.005.【作者简介】岑文（1986-），男，布依族，贵州兴义人，本科，工程师，研究方向：煤炭采矿。