复杂地质条件下的采煤掘进支护技术分析
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【摘 要】为了确保采煤工作顺利进行，分析了复杂地质条件下采煤掘进存在的问题，结合实际案例探讨了复杂地质条件下采煤掘进过程中常用的支护技术。
【关键词】采掘工作面；复杂地质；支护技术
引言
相关施工单位在实际开采煤矿的过程当中，面对的主要问题就是如何实现对开采工作安全性的保障。在保障开采安全方面相应的支护技术所起到的作用十分重要，尤其是复杂的地质条件对煤矿开采工作提出更高的要求与挑战。这要求我们必须在结合实际的基础上科学选择支护技术，煤矿采煤掘进支护技术在改善上述现象方面所起到的作用至关重要，因此相关部门以及工作人员必须提高对该项技术的重视程度，进行科学使用。
1复杂地质条件下采煤掘进存在的问题
煤矿分为露天煤矿和井工煤矿，露天煤矿的煤层距离地面比较近，可以直接剥离地表进行开采；井工煤矿距离地表比较远，需要向地下开井掘道采掘煤炭。中国大部分属于井工煤矿，由于井工煤矿在地下开采，地下地质构造比较复杂，给煤矿开采带来一定的难度。复杂地质条件下采煤掘进过程中，主要面临以下问题。
1.1地质结构发生变化
煤矿开采大多数由浅到深作业，作业难度也进一步扩大。由于矿井地质结构比较复杂，矿井容易受到地下水的影响，出现突水现象。同时，由于煤矿不断开采，大量煤炭被开采出来，形成采空区，煤矿围岩压力发生变化，很容易出现坍塌现象，增加了煤矿开采难度。
1.2容易引发支护结构变形移位
对于地质条件比较复杂的煤矿，巷道挖掘过程中改变了原来的巷道围岩应力，这时巷道围岩容易发生变形，导致巷道顶板出现沉降变形。巷道支护结构无法支撑巷道掘进工作，支护结构出现变形、移位等现象，从而引发安全事故。
1.3巷道断层较多
该煤矿地形地质条件相当复杂，同时有大坡度的巷道存在。通过分析巷道周边我们可以发现，其地质存在较多的断层等现象。薄煤层在整个矿井中所占据的比例相当大。在实际针对薄煤层进行开采作业的过程当中，半煤巷是巷道掘进支护所使用的主要手段，这对支护工作所提出的要求相当高。
2复杂地质条件下的采煤掘进支护技术
2.1锚杆支护
注浆锚杆支护施工工艺流程详见图1
图1
2.1.1施工原材料
1、锚杆：各部位锚杆型式按设计施工图要求，锚杆的材料选用符合设计要求的Ⅱ级螺纹钢筋。
2、水泥：注浆锚杆所用水泥采用强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥。
3、砂：采用最大粒径小于2.5mm的中细砂。
4、水泥（砂）浆配合比：砂浆标号必须满足施工图纸的要求，注浆锚杆砂。浆强度等级不低于20MPa，水泥砂浆配合比在以下规定范围内通过试验选定：水泥：砂，1：1～1：2（重量比）；水泥：水，1：0.38～1：0.45（重量比）.
5、外加劑：按施工图纸要求，在水泥（砂）浆中添加速凝剂和其他外加剂，其品质不含有对锚杆产生腐蚀作用的成分。
2.1.2锚杆孔钻孔
1、测量放样：采用全站仪布设控制点，具体孔位由专业技术人员按设计施工图进行放样，并用油漆或钢筋等进行标识。
2、造孔：根据锚杆规格型号和施工长度，造孔采用YT-28手风钻孔径，杆径Φ38mm，成孔孔径Φ40mm，确保孔径大于锚杆直径最少15mm的要求；严格按设计文件及设计图纸的钻孔位置、孔向和孔深进行施工，保证孔位偏差小于100mm，孔深偏差不大于50mm。
2.1.3锚杆安装与注浆
1、清洗锚杆孔：钻孔完成后，将风管和水管插入孔底，用风、水联合冲洗钻孔，保证孔内干净无岩屑。
2、砂浆配合比：锚杆注浆的水泥砂浆配合比，应在以下规定的范围内通过试验选定并报监理人批准，一般为水泥：砂，1：1～1：2（重量比）；水泥：水，1：0.38～1：0.45。砂浆用JJS型高速搅拌机拌制浆。
2.1.4锚杆的质量检查
每批锚杆材料均要有附有生产厂的质量证明书，并按施工图纸规定的材质标准以及监理工程师指示的抽检数量检验锚杆性能。每批钻好的锚杆孔按监理工程师指示的抽验范围和数量，对锚杆孔的钻孔规格（孔径、深度和倾斜度）进行检查并作好记录。
2.2喷混凝土施工
锚喷混凝土主要是挂网喷射混凝土，部位为EL72.3m以上坝头边坡。喷射混凝土标号为C30，厚0.15m。挂网材料采用：钢筋网采用φ6mm钢筋制作，网格间距为0.3m×0.3m。
2.2.1喷射材料
1、水泥：选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥。当有防腐或特殊要求时，报经监理工程师审批后采用特种水泥，水泥强度等级不得低于32.5MPa。所有水泥应有生产厂的质量证明书。
2、骨料：细骨料应采用坚硬耐久的粗、中砂，细度模数宜大于2.5，使用时的含水率宜控制在5%-7%以下；粗骨料应采用耐久的人工轧制碎石，粒径不应大于15mm；喷射混凝土的骨料级配，应满足表1的规定。
表1
3、外加剂：速凝剂的质量应符合规范要求并有生产厂的质量证明书，初凝时间不应大于5min，终凝时间不应大于10min。选用外加剂应经监理工程批准。
4、钢筋网：应采用热轧I级光面钢筋网，钢筋抗拉强度不低于240MPa。
2.2喷射混凝土配合比
喷射混凝土配合比，应通过试验选定。其抗压强度、抗拉强度和与基岩面的粘结力应符合施工图纸要求，在保证喷层性能指标的前提下，尽量减少水泥和水的用量。速凝剂的品种和掺量应通过现场试验确定，喷射混凝土的初凝和终凝时间，应满足施工图纸和现场喷射工艺的要求，喷射混凝土的强度应符合施工图纸要求。
2.3喷射混凝土施工工艺
挂网施工：支护区内及监理工程师指定的需挂钢筋网的部位，在喷射第一层混凝土后挂钢筋网。钢筋网的间距及钢筋直径满足设计图纸要求，人工在脚手架上挂铺，利用锚杆头点焊固定，中间用膨胀螺栓加密固定，使钢筋网紧贴已喷混凝土面，网间用铅丝扎牢。钢筋网铺设完成后，再行喷射第二层混凝土至设计要求厚度。边坡喷射混凝土前先清除开挖面上的松动块石、浮石及坡脚的石碴和堆积物。然后用高压水冲洗受喷面，对遇水泥化地层采用高压风清扫。并埋设喷射混凝土厚度控制标志，喷混凝土采用TK961混凝土喷射机。喷射顺序：边坡喷射作业分段分片进行，同一作业区由下向上依次喷射。一般按3～5cm厚一层分层施喷，每层喷混凝土在前一层喷混凝土终凝后30min左右进行，若终凝后1h以上再喷，则用高压水冲洗前一层喷射混凝土面。对不平部位先喷凹处，最后找平。喷射作业参数通过室内试验和生产性试验确定，在保证质量的前提下，尽量减少回弹量，控制回弹率不大于15%。拟采用如下喷射参数：喷嘴口距离受喷面80～100cm，喷射料束与受喷面夹角不小于75?。
2.4喷混凝土的质量检查
喷射混凝土的强度试验按规范要求采用现场取样。每喷射混凝土50～100m?取样一组。混凝土方量不到50m?的独立工程，取样至少一组。当混凝土原材料或配合比发生变更时，须另取一组。经检查发现不合格的部位，及时采取补救措施，直至合格为止。
结语
复杂地质条件下开采煤矿时，由于煤层地质环境比较复杂，可能遇到断层、发育不良的岩石结构等，在开采过程中很容易出现破碎和冒顶等情况，影响煤矿正常开采。因此在开采过程中，需采取有效的支护结构，确保煤层顶板、围岩的稳定性和安全性。支护结构作为煤矿开采过程中重要支撑结构，在应用过程中需结合巷道掘进环境采取合适的支护结构。
参考文献：
[1]姚晨.复杂地质条件下采煤掘进支护技术浅析[J].中外交流，2018（22）：38-39.
[2]王伟.复杂地质条件下采煤掘进支护技术探究[J].机械管理开发，2018（1）：169-170.
（作者单位：陕西陕煤铜川矿业公司下石节煤矿）
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