复杂煤层地质条件下综掘技术探讨

复杂煤层地质条件下综掘技术探讨

常乐乐牟潇宁尚坤

山东省邹城市太平镇横河村横河煤矿山东邹城273500

摘要：本文重点研究复杂地质条件下的煤层，采用综合开挖施工技术，确保采煤过程安全，提高采煤开采速度，提高煤矿企业生产效率。

关键词：复杂地质；煤层；综掘技术

引言：如今，中国煤矿对生产和生活的需求非常大。然而，随着采矿工作的进展，煤矿的地质条件变得越来越复杂，道路的快速综合开挖也受到支撑问题的影响。因此，为了保证采矿工作的顺利进行，提高工作效率和产量，确保安全生产，研究复杂地质条件下巷道快速复杂开挖的临时支护技术是非常必要和重要的。

1煤矿掘进基木地质条件分析及煤矿掘进困难浅析

1.1煤矿的基本地质情况简介

然而，随着煤炭开采工作的不断深入，煤炭开采的地质条件发生了重大变化。煤矿地质已经演变成具有多个断层的复杂地质条件。煤层中岩层不稳定，矿压过大，水文地质条件复杂。一般而言，采煤的大部分地质条件存在以下问题：（1）采煤过程中煤层顶板的柔软性，导致存在潜在的危险；（2）开挖工作期间地下巷道的拱起围岩应力的上升趋势明显，不仅要求开挖速度，而且对采矿支护方法的选择要求较高。

1.2煤矿掘进中存在的几点困难

首先，在巷道开挖过程中，矿井煤层柔软易碎，使巷道容易变形。当按压顶板以引起收缩时，顶板的变形加速。在采煤过程中，巷道经常进行挖掘和修复；当煤层底板较软时，也可能导致巷道变形。其次，当矿山煤层储量大时，对开挖技术和配套设备的要求较高，特别是随着我国机械化采矿设备的普遍应用，以及机械化采煤技术的不断完善，巷道不断增加。巷道支护技术也是一项长期考验。

2木城涧煤矿掘进工作面概况

木城峪煤矿是一个大型矿山，年产总量约200万吨原煤。第一个实验综合机械化开挖面是在矿山+450m水平的4号矿区的第二个槽煤中。工作面朝北和斜南方向。煤层倾角为12-23°，平均倾角约为18°，一小部分断层小，有许多小断层穿过采区。此外，煤层的地质结构相对复杂。该层含有0至2层石头，厚度在0至0.2米之间，主要是碳质粉砂岩。煤层厚度变化大，煤层厚度2.0~4.55m，煤层平均厚度3.6m，煤堆密度1182t/m3。

3复杂煤层地质条件采用综掘技术的必要性

随着煤矿开采施工的采矿强度和采矿深度的增加以及采矿工程煤层地质条件的日益复杂，这给煤矿的采矿建设增加了一定的难度。综合开挖技术伴随着机械化的发展。它已被广泛用于复杂煤层地质条件的开采和建设中来。

由于木城峪煤矿位于景头门头沟山区，地质条件复杂，矿井煤层结构稳定性差，煤层厚度差异大，断层构造发育。如果采用爆破采矿工作面，需要安排更多的爆破孔，工作点相对分散，工作量大，占用人数多。挖掘机有更多不安全因素，导致采矿生产管理的困难，并且易于阐述安全事故，采矿工作面生产率低，采矿工作面机械化施工差，严重制约了煤矿企业的发展。

为提高煤矿企业的生产效率，确保矿山产量，保证煤矿的长远发展，降低矿工劳动强度，确保矿山生产安全，木城峪煤矿采用综合性采矿技术，其主要优点：综合采矿机单入口高度和镜头快速；矿井巷道结构稳定，易于维护；矿山安全防护措施进一步完善；复杂的煤层在地质条件下顺利通过采矿，大大提高了煤矿企业的生产效率。确保采矿生产过程的安全，综合采矿技术广泛应用于复杂煤层开采生产。

4巷道断面及支护设计

4.1巷道的断面设计

鉴于采煤工作面煤层的详细地质条件，巷道顶部的岩石结构，以及联合地质方向，在保证原煤运输设备合理布置的基础上，综合分析并充分利用道路部分的使用，做出最终决定。挖掘巷道的基本方向是沿顶部挖掘，并应用直壁倾斜顶部梯形采矿段。采矿巷道横截面的详细尺寸为410×215m。

4.2巷道的支护设计

煤矿巷道锚杆支护设计可采用预应力锚杆支护设计方法，围岩松动圈设计方法，软岩巷道非线性力学设计方法等。通过对煤矿巷道顶板的研究，发现采用工作面锚杆支护的方式主要取决于煤层顶板的下落高度和端面距离的长度。根据施工经验，崩塌的高度和端面之间的距离通常约为1米。可以在折叠部分中使用钻针来增强屋顶的稳定性。在采矿过程中，当采煤工作面与局部厚煤层接触时，煤层上部的压力较大，导致压板压力过大，下沉速度增加等并且顶板可能会坍塌。此时，当回收局部厚煤层结构带时，应采用支撑力大的支撑方法，如控制面积大，稳定性高，支撑强度高的支撑带。这是用局部填充法代替坍落法的好方法，大大提高了生产的稳定性，保证了采煤的稳定性。

根据锚杆支护的有关公式，巷道锚杆长度L=119m，间距a=1108m，杆直径d=1713mm。根据每个基本参数的计算，相关的巷道锚杆支护数据可用于确定锚杆支护的参数，具体如下：

车顶螺栓：杆体采用高强度螺纹钢f18mm×2000mm制成，蝶形托盘采用120×120×10mm。螺栓孔尺寸为f28mm，间距为1m。为了使屋顶螺栓具有联合支撑的效果，并设置12mm钢筋作为托梁。

道路帮助锚：根据道路的基本特征，在道路两侧使用2米长的木锚。为了确保施工顺畅，间距为1米，也可以为0.90米。使用400×200×50mm木托盘。

5复杂煤层地质条件综掘施工工艺

1）采煤：由于巷道采用全煤段形式，掘进机可采用直接采煤的形式进行采煤施工。为了确保设备在第一刀切煤过程中能够达到稳定状态，综合挖掘机沿着巷道底板采用从左到右的采煤过程。到达巷道的右侧后，改为从煤切割过程的右侧到左侧，切割操作重复向上，。此外，切割机的厚度控制在范围为0.40至0.60米。

使用这种类型的切割煤可以大大利用切割煤的空间，降低上部煤层结构的下支撑力，上部煤层更容易形成向下的下降趋势，从而大大降低了能耗采矿机械较少，巷道顶板暴露时间较短，提高了锚杆支护的稳定性，促进了综合挖掘机的安全生产过程。

（2）煤炭装载：煤炭装料过程由综合挖掘机的铲斗部分操作。

（3）煤炭运输：采矿煤从综合挖掘机的刮板输送机转移到综合挖掘机后面的桥式转运机，原煤放在带式输送机上运输到透煤边坡，最后运输到煤仓。

（4）支撑：挖掘机经过采矿周期后，必须停止挖掘机的连续开挖，及时支撑巷道的临时支护。它可以通过使用3个4.5米长的工字梁进行。对巷道的临时支撑确保了道路的稳定性。如果综合挖掘机挖掘两个煤切割周期，则需要使用锚索来构建屋顶锚杆，以实现巷道的永久支撑，以确保采矿挖掘机生产过程的安全性和平稳性。

结语

综上所述，本文研究了综合开挖开采技术在复杂煤层地质条件下的应用，既保证了矿山开采生产的安全性，又最大限度地保证了煤炭资源的开采，大大改善了煤炭企业生产效率，为矿山安全生产积累了丰富的采矿经验，为采矿技术的发展提供了实践依据。

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