王軍平
(山西省陽泉煤業(yè)集團創(chuàng)日泊里煤業(yè)有限公司,山西 晉中 032700)
隨著我國煤礦開采技術(shù)的不斷創(chuàng)新,煤礦巷道掘進支護技術(shù)的實踐也在不斷提升。掘進技術(shù)的進步,就是煤炭開采新技術(shù)的代表,該技術(shù)的有效實踐,將傳統(tǒng)的掘進方法與支護方式,轉(zhuǎn)變?yōu)榻y(tǒng)一定點式管理策略,為現(xiàn)代煤炭資源安全開發(fā)提供了更為廣闊的新視野。
當(dāng)前煤礦掘進工作的開展,逐步從簡單化向著復(fù)雜區(qū)域推進。為了分析煤礦掘進技術(shù)在實踐中應(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A區(qū)域進行地質(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,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)人員運用地質(zhì)電子儀表對區(qū)域煤層的穩(wěn)定性進行檢驗后,將其區(qū)域煤層檢測信息歸納為表1。
表1 區(qū)域煤炭監(jiān)測分析表
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,則處于橫向延伸。A區(qū)域煤礦存儲結(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對山腰部分的煤層產(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,A區(qū)域煤炭資源定位過程中,也發(fā)現(xiàn)A區(qū)域山體煤層受壓強度存在著一定的差異,其頂部和底部的煤層受壓能力較強,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)域煤炭資源存儲中,山腰部分煤炭層區(qū)域的軟土層較多,山頂區(qū)域堅硬性圍巖較多,山腳部分煤層開采環(huán)境良好,因此,實行A區(qū)域煤層掘進時,也要注意該區(qū)域的這一地理特征。
結(jié)合A區(qū)域地質(zhì)條件分析情況,在施行掘進支護的過程中,應(yīng)注重A區(qū)域山體巖層的變化情況,實行有效的防護與定點分析。
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技術(shù)實施的受力支撐點。為了保障實踐工作的安全性,技術(shù)人員首先應(yīng)用紅外射線進行定點分析,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)域煤礦支護標(biāo)桿處理的核心定位置。并借助U型鋼支護鋼架,進行初期定點固定,監(jiān)測A區(qū)域山體受壓變化情況。最后確定支護位置后,按照山體軟土層2 m落差圍巖處理的方式,逐層進行頂部圍巖層處理,直到頂層支護桿與底層支護桿相互對接后,完成A區(qū)域煤礦掘進支護上部定點防護工作。
值得注意的是,復(fù)雜地質(zhì)條件下,礦山結(jié)構(gòu)支護點的設(shè)定工作,不是經(jīng)過以上一次性定點分析,就能夠達到永久性保障的,而是需要技術(shù)人員在實際掘進過程中,以區(qū)域小型支護點為引導(dǎo),進一步實行A區(qū)域煤礦掘進支護點的移動,才能夠發(fā)揮支護點在實踐中發(fā)揮作用。
結(jié)合A區(qū)域山體情況分析來看,本次煤礦掘進區(qū)域,應(yīng)采取反向掘進與順向掘進同步推進的方式施行,因此,進行煤礦掘進支護高度調(diào)整時,應(yīng)注重支護區(qū)域主體框架高度與穩(wěn)定度的解析,圖1為本次A區(qū)域煤礦掘進的支護框架圖。
圖1 區(qū)域煤礦掘進的支護框架圖
從圖中結(jié)構(gòu)設(shè)計來看,A區(qū)域山體掘進支護時,沿著山體內(nèi)部掘進需要拓展的空間區(qū)域,實行高度、平穩(wěn)度的二次定位。同時,能夠發(fā)現(xiàn)本次區(qū)域支護的排列上,橫向應(yīng)用空心管,按照縱橫交錯的排列方式,進行支護頂部局域設(shè)計,然后在中心區(qū)域兩側(cè),各對應(yīng)一個金屬骨架結(jié)構(gòu),用于煤層底部區(qū)域性煤礦處理的輔助性支護體系,實現(xiàn)了圖中結(jié)構(gòu)由整體到部分的對應(yīng)性排列。一旦A區(qū)域煤礦掘進過程中,山腰部分的煤炭掘進工作受到軟土層的干擾,出現(xiàn)頂部支護層坍塌問題,則各個部分輔助性支護結(jié)構(gòu),依舊可以發(fā)揮山體支護的作用,在一段時間內(nèi),保障山體底部煤炭開采作業(yè)的安全性。
技術(shù)人員實行A區(qū)域煤礦掘進處理的過程中,也從A區(qū)域煤炭開采層的總體特征入手,實行煤礦層支護角度的變動性調(diào)整。本次對于A區(qū)域檢測后,得到的檢測數(shù)據(jù)信息為:A區(qū)域煤礦支護角度的最佳值為48.17°,但為了確保支護掘進工作開展的安全性,將區(qū)域煤礦掘進的角度控制在36.66°~52.15°之間。施工人員進行工程施工的過程中,借助電子紅外跟蹤儀器,開展動態(tài)煤礦掘進角度動態(tài)化調(diào)整,一旦發(fā)現(xiàn)A區(qū)域煤礦掘進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,實行區(qū)域煤礦支護視角重新測量。
同時,復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域煤礦掘進工作的實施,必須始終保障區(qū)域檢測與結(jié)構(gòu)檢測之間的靈活溝通,適當(dāng)進行煤礦區(qū)位性調(diào)整,確保頂層圍巖打通過程,不會對山體底層煤層產(chǎn)生振動。盡量避免現(xiàn)代煤礦掘進支護過程時,出現(xiàn)煤層坍塌的問題,提升A區(qū)域煤礦掘進的安全程度。
A區(qū)域掘進支護技術(shù)的有效運用,也應(yīng)做好支護技術(shù)推進時,掘進區(qū)域切割,即煤層掘進工作開展,應(yīng)按照煤層巖石強度進行綜合調(diào)整。如A區(qū)域頂層煤層掘進時,掘進強度為1 500 Pa,而針對山腳和山腰區(qū)域,煤層較為松軟區(qū)域進行掘進時,將其壓力控制在1 400~1 200 Pa之間即可。同時,當(dāng)A區(qū)域煤層切割過程中,遇到高難度煤層掘進區(qū)域時,應(yīng)采用中高度切割壓力進行煤層處理。此外,為了防止煤層切割過程中,掘進設(shè)備出現(xiàn)大量磨損,可采取小區(qū)域定點爆破處理后,再次實行區(qū)域煤礦掘進工作。
分析復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦巷道支護技術(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)上確定支護核心點、調(diào)整支護主體高度與穩(wěn)定度、實現(xiàn)掘進支護角度的變動性設(shè)計、合理應(yīng)用掘進支護設(shè)備資源,確保掘進工作的有序推進。