复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用分析

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　　摘  要：在煤矿生产的过程中，巷道掘进是煤矿生产的基础环节，同时做好掘进支护是确保掘进施工安全的重要环节。从当前我国煤矿的生产实际来看，总体的地质条件相对于先前更加复杂，给煤矿掘进支护技术提出了较高的要求。该文从当前复杂地质条件下的煤矿掘进支护存在的问题分析入手，重点研究了复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用，并提出了提升复杂地质条件下的煤矿掘进支护效果的相关对策。
　　关键词：复杂地质条件;煤矿掘进;支护技术;应用;分析
　　中图分类号：TD35        文献标志码：A
　　0 引言
　　从当前国内煤矿生产情况来看，多数煤矿已经进入到深部开采阶段，在深部开采的过程中，其相对于浅部开采出现了较大的不同，特别是随着巷道埋深的增加，整体的地应力更为复杂，给煤矿支护效果提出了更高的要求，因此，对复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用进行分析有着较为重要的意义。
　　1 当前复杂地质条件下的煤矿掘进支护存在的问题
　　1.1 传统支护方式不适应掘进支护要求
　　从当前国内煤矿埋深来看，很多煤矿开采的深度已经超过了800 m，整体的地应力非常大，特别是水平地应力已经成为最大主应力，测压系数很多超过了1.5，在如此大的应力作用下，给煤矿掘进支护提出了更高的要求，但是从当前很多煤矿掘进支护的实际来看，多数煤矿在掘进支护中仍旧沿用传统的支护技术，导致巷道支护体和巷道围岩之间表现出较强的不适应性，影响到掘进支护效果，特别是传统的支护方案在很多情况下已经明显不能满足深部巷道掘进支护的要求。
　　1.2 深部巷道围岩表现出工程软岩的特征
　　从深部巷道围岩支护来看，出现了较多的虽然围岩整体强度较大，但是其强度较小的情况，经过大量分析表明，主要是在超高的地应力作用下，这些传统的硬度相对较大的岩石，表现出明显的工程软岩的特征，也就是在高应力作用下，这些岩石的物理性质出现了变化，成为了“软岩”，表现出明显的蠕变特点，给深部巷道掘进支护带来了较大的难度。
　　1.3 未充分调动巷道围岩支护作用
　　大量深部巷道掘进支护实践表明，在深部巷道支护时，仅仅采用传统的强力支护的方式，已经不能实现对巷道的有效控制，需要支护体和围岩形成一个联合的支护结构，才能更好地满足巷道围岩支护的需要，但是从国内很多煤矿掘进支护来看，多数没有充分认识到这个关键点，虽然部分煤矿已经认识到这个关键点，但是对掘进支护时机把握不好，影响到整个支护的效果。
　　2 复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用要点
　　从当前各个煤矿掘进支护的实践来看，在复杂的地质条件下，煤矿掘进支护可采用不同的方案，例如“锚杆支护”“锚网索支护”“锚网索喷支护”“U型钢+锚网索支护”等，不同的支护方案有着不同的支护要求，适用不同的掘进支护需要，但是从各种类型的煤矿掘进支护技术应用情况来看，技术方案虽然有着较大的差别，但是在具体应用的过程中，均需把控好如下掘進支护技术要点，才能更好地提升煤矿掘进支护效果，更好地提升煤矿掘进支护的安全性。
　　2.1 注重提升顶板的承受能力
　　从各种类型的煤矿掘进支护技术方案来看，注重提升顶板的承载能力非常关键。在具体实施的过程中，首先应当做好对顶板完整性的保护，以最大限度的措施来确保煤矿顶板的稳定性，从而有效地减少上覆围岩的出现大面积的松动破坏，尽量让更大范围的围岩处于原岩应力状态，例如，随着顶板围岩完整性的增加，掘进支护上覆围岩能够处于三轴应力状态，在三轴应力状态下，围岩的极限强度将会明显增加，在支护过程中，围岩顶板自身承载能力更高，可形成支护体和围岩之间共同承载结构。在具体施工中，可通过及时对巷道表层进行初喷、及时挂网、使用锚杆托盘、使用预应力锚杆、增加锚杆预应力等方式及时实现对巷道顶板的有效支护。若在掘进支护巷道顶板已经非常破碎，可通过深部高应力注浆的方式，实现巷道破碎围岩的有效粘结，从而使巷道围岩处于一种相对完整的状态，更好地保证巷道顶板围岩的完整性，提升围岩承受极限。
　　2.2 注重让巷道释放内部高应力
　　大量深部巷道掘进支护实践表明，仅选择使用强力支护的方式，在很多情况下，已经不能满足深部高应力掘进支护的要求，因此，需采用“让抗”相结合的耦合支护方式，才能更好地提升深部巷道支护效果。在具体实施的过程中，可选择使用两步骤支护的方式，例如，可对掘进面进行一次锚网喷支护，之后给巷道预留一定的变形时间和变形空间，使集聚在巷道围岩内部的高应力得到一定的释放，之后，再进行U型钢支护或者强力锚索支护，从而形成巷道围岩+锚网喷+U型钢或者强力锚索等组成的复合支护结构，更好地提升深部巷道掘进支护的效果。此外，这里需要注意的是，对于二次支护时间的选择非常关键，二次支护既需要确保巷道围岩内积聚的高能力得到较好的释放，又需要实现对巷道围岩变形的有效控制。
　　2.3 注重控制巷道围岩的流变
　　在软岩巷道掘进时都强调顶板松软，要求“短掘短砌”，巷道掘进后，立即进行永久支护，此时软岩因流变膨胀发生了较大的变形，使刚性支护结构在没有达到强度前就破坏了。另一方面这种支护结构不允许承受任何变形，一旦开裂就失效了，不得不大面积返修 。对于软岩巷道要求及时支护达到封闭围岩，避免围岩风化吸水膨胀，抑制围岩流变的扩大是很必要的，此时最好采用锚喷技术进行临时支护，然后利用巷道收敛变形、围岩压力和支护结构的相互作用，寻找适合软岩允许的临时支护变形范围内进行永久支护的最佳时间。
　　3 提升复杂地质条件下的煤矿掘进支护效果的相关对策
　　3.1 使用模拟软件对巷道掘进支护进行模拟
　　从当前巷道支护情况来看，通过使用各种类型的模拟软件，例如FLAC软件等，将巷道当前的地质参数输入到软件中，可实现对巷道掘进支护方案施工后，可能出现的巷道变形情况实现有效的模拟，从而更好地调整巷道支护方案，提升方案的针对性和科学性。同时，在模拟的过程中，还可以通过对各种模式参数的调整，确定出最终的巷道支护方案。为现场巷道掘进施工提供较好的定量化支撑。
　　3.2 使用物理实验的方式选择更为合理的支护方案
　　物理实验相对于软件模拟在一定程度上更有针对性，取得的效果也更好，特别是其可能更为直观地掌握到巷道整体的变形情况。在具体实施的过程中，需要通过相似材料模式计算的方式，按照具体的地层结构，设定出对应比例的相似模拟情况，然后对巷道进行开挖，巷道开挖后，按照对应的巷道埋深，设定出具体的施加压力，实现对巷道变形情况的直观判断，为现场施工提供出更为科学的参考参数。
　　3.3 注重实用巷道掘进新技术装备
　　从当前巷道掘进支护发展情况来看，通过使用各种类型的掘进新技术，对于提升巷道掘进施工效果有着非常重要的意义，例如，可通过使用测定围岩松动圈的方式，掌握巷道围岩变形的范围，给巷道掘进支护设计出更为科学的参数提供出量化的依据。同时，还可以使用钻孔窥探仪等方式，掌握巷道内部具体的变形情况，从而深度掌握巷道变形机理。
　　4 结语
　　综上所述，全面做好煤矿掘进支护施工对于保证矿井生产的安全性有着非常重要的作用，但是从当前煤矿掘进支护情况来看，其面临的条件更为复杂，其中存在的问题也不断增加，因此，这就需要煤矿企业全面认识到当前煤矿掘进支护相对于传统浅层支护存在的不同，采取针对性的措施，全面提升煤矿掘进支护效果，更好地保证煤矿掘进支护的可靠性和安全性。
　　参考文献
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