浅析复杂地质条件下井下采煤技术

浅析复杂地质条件下井下采煤技术

李 霄 岳跃宁

山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿， 山东 济宁 272500

摘 要：我们国家是煤矿资源大国，在未来经济和社会的发展中，煤矿资源将作为主要的国家资源之一。所以煤矿的开采工作也引起来社会的广泛关注，在实际的煤矿开采工作中，随着开采力度和强度的加大，开采中遇到的问题也随之增多，由于煤矿都所处地质条件复杂，所以在开采中更要注重方式方法，以及相关技术的应用。所以，加强煤矿开采工作的安全性和效率性，是先现阶段研究的重要内容，同样也是煤矿行业的的未来发展趋势。

关键词：复杂地质条件；井下；采煤技术

一、复杂地质条件下井下采煤技术难点分析

1.风险较大

对于越复杂的地质条件环境来说，井下采煤的地质条件更为恶劣。因此，在开采的时间长度、相关维护措施选择上也更加复杂。并且，还需要对这一部分的内容进行充分地了解，这样才可以达到有效避免安全事故出现的目的。除此之外，还可以避免出现井下断层的问题，导致开采工作的整体安全性降低。因此，在面对复杂地质条件时，更加需要避免盲目开采，这不仅会影响到开采效率，甚至还会带来一系列麻烦。随着我国煤矿开采范围以及深度的增加，很多煤矿都会选择在原有开采范围基础上进行深层挖掘。但是，这种开采手段很容易对原有的煤层结构形成破坏，那么井下围岩所受到的压力也会逐渐增大，甚至会给之后的开采工作带来威胁。因此，就需要重点关注这一问题。

2.变形程度较大

由于煤矿地质条件自身存在的复杂性，因此在对煤炭进行开采的过程中就需要特别重视施工的手段和所采取的技术，如果使用不慎就很可能会出现矿井土质疏松的情况，那么巷道原有的形状在保存上就会存在困难，严重时还会存在巷道底部以及顶部出现收缩的情况，那么就会对施工工作的顺利进行产生不良的影响。如果变形特别严重，那么就很可能在后续施工过程中出现安全事故，造成人员伤亡。

3.半煤巷施工危险性大

由于煤矿生产本身所具有的复杂性，因此在开采过程中经常会出现断层的现象。尤其是开采较薄的煤层时，在巷道掘进过程中大多会使用掘进支护的技术，在这其中，半煤巷是最重要的部分。因此，在对这一部分巷道进行施工时，在选择掘进技术上需要更加谨慎，并且还要选择合适的掘进设备，以此来有效提高开采效率。如果不能确保使用的掘进技术以及设备符合要求，那么就会对之后矿区的开采工作产生不良的影响，甚至也无法确保开采的安全性。

4.落后的技术和设备

相较于发达国家而言，我国的煤炭开采技术较为落后，还存在很长的发展空间。而造成这一落后的原因主要包含以下两个方面：首先，我国煤炭开采技术水平较低，并且在对设备进行研发过程中投入不够多，因此也缺乏相应的研发资金以及专业人员；其次，就是缺乏足够的先进设备，这类设备购买时成本较高，因此很多煤矿企业承担不起就会选择传统的设备，这样不仅会影响到工作效率，甚至还会造成环境污染。因此，煤矿企业需要在选择开采设备以及技术上多加重视。除此之外，还需要根据复杂的采煤地质条件具体情况出发，避免因设备选择不当或者是施工技术选择不当而造成施工困难或者安全隐患的可能性。具体情况如下表1所示：

表1复杂地质条件下井下采煤技术难点分析

二、复杂地质条件下的井下采煤技术要点

1.选择合适的综掘机

在复杂地质条件下对煤矿进行掘进支护施工，必须选择合适的综掘机，综掘机能够将工程效率大大提高，在选择综掘机时需要考量三个要点：第一，结合开采要求对综掘机的结构进行考量；第二，结合开采情况对综掘机的体积进行考量；第三，考虑矿井自身的各项指标，例如煤矿岩石的强度和断面率等。因此在选择综掘机时一定要与三个考量要点的实际情况结合起来，选择价格合适、维修成本合理及自身功率与实际情况相匹配的综掘机。保证开采工作的顺利开展以及施工安全的前提，必须选择合理的设备。

2.选择合理的综掘机型号

在选择综掘机型号时，需要从以下几个方面进行：首先，保证巷道的断面情况与设备之间的契合程度；其次，保证设备的截割强度达到相应的标准；再次，保证实际的生产效率符合煤矿的要求；然后，保证设备配件能够不断供应；最后，确定设备的售后维修周期，保证设备在出现故障的情况下能够得到及时维修。在选择综掘机型号时，需要考虑以上所有因素。

3.应用直接破顶法

因为煤矿地质条件比较复杂，所以断层是不稳定的，在开采煤矿的过程中，特别是在地质疏松的地方，危险系数非常高，煤矿安全及矿工安全都得不到有效的保障，因此，在具有特殊性的地段，一般使用直接破顶法进行开采。

破顶法的工作原理是：破除顶部比较疏松的地方，将坚固的顶板岩层保留下来，然后对其进行支护，这种做法对开采的稳定性及安全性提供了重要保障。此外，如果开采的坡度较大，也可以使用破顶法，有利于降低施工的难度，将施工质量进一步提高，提升施工进度。

4.退后卧底法

煤矿在掘进施工过程中，使用退后卧底法的进行采煤作业的前提是：在顶板结构的稳固性较强且具有完整性，并且顶板与底板之间的落差不低于2.5m。在退后卧底法的实施过程中，需要确保掘进机保持后退及卧底的状态，这样有利于为断层顶板提供稳定性的保障。

5.掘进支护

（1）选取截齿。在掘进设备挑选完毕后，需要选择合适的掘进机截齿，这对提高设备利用率和整体施工效率有很大的作用。在对截齿进行挑选时，最核心的考虑因素是其耐磨性，如果截齿的耐磨性不强，就不能保障施工的质量，并且截齿的报废率也随之大大增加，提高生产成本。尤其在地质条件比较复杂的情况下，对截齿的耐磨性要求更加严格，相关施工人员需要做好挑选截齿的工作。此外，如果掘进设备的工作强度无法达到岩石的硬度，这时应该选择爆破的方式进行处理，延长设备的使用年限。

（2）掘进设备的选择。在煤矿的开采过程中，巷道掘进施工一般会用到两种设备：一般掘进机和综合掘进机，施工人员一般是按照实际的开采条件以及巷道的长短进行选择。根据相关开采要求，如果巷道的长度超过300m，应该选择一般掘进设备；反之，需要选择综合掘进设备。设备施工的特点直接决定了掘进设备的选择。综合掘进设备的使用，有利于将施工准备时间缩短，保证掘进工艺与实际生产具有一致性。另外，根据现场的实际施工条件，应该选择合适的综合掘进设备型号。

6.锚杆临时支护及U型钢架方式

关于锚杆支护施工有以下几个规定：首先，在设计锚杆支护时需要有依据。综合巷道的稳定性及其断面性状，与巷道的松动圈进行比对，一旦受到采动压力，松动圈的性状及大小很容易发生变形，根据现场的检测结果得知，受到影响的松动圈比正常状态下大两倍，所以在施加采动压力的过程中，围岩类型会有很明显的变化，因此在设计中应该将巷道松动圈的范围考虑进去；然后，做好孔位标记。锚杆孔位之间的距离应该保持在100m左右，锚杆孔轴向的偏差应该控制在3°之内。锚杆孔的深度应当比杆体长度长，但是不能超过30cm。当锚杆的端部推到孔底时，其尾端的位置的外露长度不能超过20m；最后，保证锚杆施工的安全。对于比较特殊的区域，应该使用特殊的方法进行支护工作，在必要的条件下，锚杆长度应该延伸5~10m。在支护较为复杂的区域内，可以使用锚索锚固及全长锚固等方式保证支护的安全性。

结束语
　　总之，在复杂地质条件下井下采煤要能够合理的利用相关的技术，选择符合煤矿实际情况的开采设备，同时对于采煤过程中遇到的困难，要能够采取有针对性的合理的解决方法，在开采中要注意方式方法，从煤矿的全局性进行考量，具体问题具体分析，最大程度的保证安全施工，安全开采，最终推动煤矿开采工作能够顺利、安全进行。
参考文献
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