复杂环境下煤矿掘进支护技术研究

复杂环境下煤矿掘进支护技术研究摘要：煤矿井下掘进技术历来是煤矿开采行业研究的核心技术之一，是否能够选择合理的支护技术，直接关系到后期煤矿开采工作与整体安全性。随着煤矿开采工作的不断推进，面临的开采环境也变得越来越复杂，复杂环境下的煤矿掘进支护技术逐渐成为行业研究的焦点。针对上述问题，本研究针对复杂环境下煤矿掘进支护面临的难点进行阐述，并提出几点复杂环境下煤矿掘进支护技术，仅供参考与借鉴。关键词：煤矿掘进：支护技术；复杂环境煤矿掘进作为煤矿开采至关重要的一部分，是后期煤矿各种活动开展的重要基础，而支护技术作为保障煤矿掘进与后期生产可持续性、安全性的重要基础，科学合理地选择支护技术就成为煤矿开采的关键所在。在煤矿开采深度持续增加的情况下，煤矿掘进面临的外部环境也变得越来越复杂，对支护技术提出了更高的要求。这就需要充分结合复杂环境下煤矿掘进支护面临的难点，科学合理地选择煤矿掘进支护技术，从而有效保障后期各项工作的有序开展。一、复杂环境下煤矿掘进支护面临的难点在长时间的煤矿开采进程中，诸多开采难度较低的煤矿几乎已经开采殆尽，当前剩下的各种煤矿资源或者能源基本都是难度较高项目，对煤矿开采技术提出了更高的要求。具体来说，煤矿资源开采的逐步深入，煤矿井下基石也开始逐渐裸露，这就使得煤矿井下环境变得日益复杂，煤矿掘进支护面临的难度也在不断增高。对于裸露基石或者沉积岩来说，本身的预应力会产生较大的变化，倘若在煤矿掘进支护过程中强行破除这种预应力的阻碍，则非常容易出现沉积岩断裂现象，严重的甚至会引发安全事故。与此同时，煤矿掘进过程中，往往会面临非常复杂的地质状况、复杂演示，如遇到玄武岩、花岗岩等较为坚硬的岩石，抑或是遇到泥沙质土层、金属类矿藏、地下空洞区域等，这些都会对煤矿掘进支护产生阻碍。倘若相关工作人员在不明确环境因素的状况下贸然使用小范围爆破方案，则非常容易因为无法炸毁坚固严惩，导致爆破气流、碎石飞溅物损坏已经建设完成的支护，严重的甚至会引发安全事故。倘若爆破区域存在软泥流层，则非常容易导致塌陷问题，同样也会破坏已经建成的支护。二、复杂环境下煤矿掘进支护技术(一)直接破顶支护技术方案-1-直接破顶支护技术（图1）作为煤矿掘进支护常用的一种技术方案，主要是应对复杂环境下煤矿掘进产生的断层问题。对于实际应用来看，一般选择掘进设备全面破除断层的顶部，往往只需要保留相对较为完整、坚固的顶板围岩，最后再通过锚网针对顶板进行支护即可。从实际应用情况来看，上述方案主要适用于断层落差在2m以上或者顶部岩层硬度高于5kP,且在整个支护施工过程中，需要尽可能让顶板岩石保持自行脱落的状态，才能够保障支护的效果。需要注意的是，直接破顶支护技术本身的施工难度较大，且成本也非常高，必须要结合煤矿旷掘进实际情况，合理选择直接破顶支护技术方案，才能保障支护的整体效果。岩体A块体B块体C直接顶工作面回采巷道实体煤图1基于直接破顶支护技术应用的巷道内部图示(二)掘支锚连续平行作业模式根据复杂环境下的煤矿掘进支护状况，采用掘支锚支护技术能够有效提升支护的整体效果。从实际支护措施来看，主要涉及的关键技术包含钻探、掘进割煤、临时支护、掘进面打设锚杆、后方打设锚网索等。基于大量实践经验来看，复杂环境煤矿掘进应当选择“掘三锚三”模式。首先，开展超前钻探处理，科学涉及勘探钻机对应的钻孔角度，接着闭锁掘进和钻探一体机的截割部、行走部，然后开展探孔的打设工作，依照超前钻探的相关涉及参与，完成所有的探孔打设工作，随后收回钻机，同时需要闭锁。其次，开展切割操作，开启除尘器，选择掘进与钻探一体机针对截割头进行破煤、落煤操作，对应的煤炭主要是通过后部溜扣顺利运出，使用运煤锚杆机组进行转移，完成煤炭的运输工作。在完成上述流程以后，运煤锚杆机组应当针对掘进完成后的巷道实施永久支护处理。再者，临时支护施工，割煤施工完成之后，闭锁掘进机，然后启动端头支架当中的各种乳化液泵，利用快速掘进设备针对面板实施集中控制，同时完成两侧位置的护帮装置。最后，安装掘进支护装备的情况下，实施永久支护施工。等到所有掘进支护设施顺利安装以后，选择在掘进工作面设置施工作业平台，把锚杆钻机置入工作面施工，完成永久支护处理，当工作面整体能够达到巷道围岩支护-2标准的情况下，最终再撤出锚杆钻机设施。(三)后退卧底支护技术模式复杂环境下的煤矿掘进支护极为容易面临各种断层现象，导致支护难度大幅增加。如果断层之间的落差在2.5m以内，且巷道内部的顶板条件相对较为理想，可以采用锚网索支护模式强化支护效果同。在上述背景下，通常掘进机与对应支护位置的距离需要控制在15m左右，从而有效保障巷道支护施工的稳定性。此外，如果掘进工作面的坡度低于实际坡度，则需要采用后退卧底支护技术模式（图2），从而有效保障巷道整体高度可以满足支护设计要求。思一摆进方向图2基于后退卧底模式的断层图示(四)锚杆支护联合U钢技术模式复杂环境下的煤矿掘进支护会面临非常多不确定性因素，这个过程中往往会存在大落差断层问题，当中往往会存在层面破碎现象，发生坍塌破碎的概率极高。针对上述问题，应当尽可能利用锚杆支护所具有的技术优势，强化巷道支护的效果。对于巷道加固处理来说，倘若只是选择U型钢进行支护处理，往往难以满足复杂环境的需求。因此，为有效应对复杂环境，可以采用锚杆支护联合U钢技术模式，从而有效强化断层位置的强度，防止煤矿掘进施工进程中出现破落危险。锚杆支护联合U钢技术模式的应用，需要把锚杆倾斜角度调整到45°，同时针对锚杆距离进行科学的控制，进一步提升掘进施工的稳定性与安全性。(五)科学搭配临界点为有效应对复杂环境的负面影响，在煤矿掘进支护施工过程中，还需要参考实际情况，科学搭配普通机与综掘机之间的临界点，从而有效巩固煤矿掘进支护的效果。具体来说，需要综合参考巷道长度，科学搭配临界点。一般来说，300m范围内选择普通掘进机进行处理，在300m以上，则需要选择综掘机。但具体问题已经具体分析，对于位置、时机的确定来说，不仅需要进行理论层面的分析，同时还需要充分结合实际地质信息，复合化使用支护技术，保障支护技术的合理性。三、结语综上所述，对于复杂环境下的煤矿掘进支护施工来说，因为本身所面临的不确定因素相-3