基于复杂地质条件巷道顶板支护技术要点分析

刘 俊

（山西汾西矿业集团调度指挥部，山西 介休 032000）

巷道掘进是煤炭开采的重要基础，巷道作为煤炭开采的重要工作场所，也是作业人员进出、煤炭开采工具的运输通道，同时肩负输送氧气、排放有毒有害气体的任务，基于此，做好巷道的支护工作尤为重要[1]。不同地区的煤矿存在地质差异，随着煤矿开采行业的发展，煤矿开采已经朝着复杂地质条件的地层中发展，这也是煤炭资源不断开发利用的必然结果，在这一发展过程中，巷道顶板支护技术的研究创新必须得到重视，做到与复杂地质条件相互匹配，确保煤矿开采的安全[2]。

1 巷道顶板支护的影响因素与掘进技术

1.1 巷道顶板支护的影响因素

煤矿开采的难度在很大程度上受到地质条件的影响，复杂地质条件会影响到煤矿开采活动的进展，主要体现在安全隐患较大、技术和管理要求较高等方面，巷道顶板支护的效果也会受到地质条件的影响，做好其影响因素分析能够明确改善重点，正确做好复杂地质条件下的巷道掘进顶板支护工作[3]。

复杂地质条件下地下岩层的结构很难保持稳定，围岩碎裂、节理发育等异常现象频发，进而造成煤炭资源开采过程中围岩压力难以把控，裂纹较多，进行巷道顶板支护时需要考虑更多的影响因素。地质条件对巷道顶板支护影响的主要原因是不同岩体的力学参数存在差异[4]（如表1）。巷道掘进时会破坏岩层的应力结果，从而造成顶底板变形的情况发生。此外，不同地区的外部环境也会影响到地质条件，造成巷道围岩的强度、硬度等指标发生偏差。一般情况下复杂地质条件下巷道围岩的强度相对较低，尤其是地下水相对丰富的地区，围岩的软化情况严重，直接增加顶板支护的难度。最后，地质条件的变化，巷道围岩的强度差异较大，需要配置不同的顶板支护方式，以保障顶板支护效果[5]。

表1 岩体力学参数

1.2 掘进技术的基本内容

巷道的掘进主要包括综掘机掘进、普通掘进两种技术，两者技术的选择依据是巷道的长度，一般情况下，普通掘进适用于长度在300 m 以内的巷道，综掘机掘进则适用于长度在300 m 以上的巷道，造成不同应用场景的原因主要是不同掘进技术使用的参数存在差异。

确定掘进类型后需要进行掘进机的选择，此时需要考虑到巷道的实际情况、掘进机的尺寸与体积、综合掘进效率等影响因素，掘进机的选择尤为重要，直接关系到掘进机是否可以在当前地质环境下作业，体现在掘进工作的可行性、掘进工作的安全度、掘进工作的整体效率等方面。

确定掘进机的型号后要对截齿进行选择，此时首先要考虑的内容就是截齿的耐磨性能，具有更强耐磨性能的截齿可以保持长期作业，工作效率得到保障。考虑地质条件的影响，掘进机工作地区的岩石硬度需要积极明确，当硬度超过一定标准就需要及时切换为切割作业，进一步保障工作效率。

1.3 复杂地质条件下的煤矿掘进顶板支护技术研究

复杂地质条件下的煤矿开采工作需要积极明确顶板支护技术的影响因素，积极做好相应的调整和改进工作。最为典型的就是岩石硬度较高时，掘进机可能会因为外力作用而发生形变，工作人员要积极预测，做好相关部件的加固工作，发现异常并及时采取合适的手段进行处理。针对地层压力大的问题，可以尝试安装缓压设备来降低地层压力；针对发生断面的地层结构，要及时安排相关人员进行断面的修复；针对水分较高的潮湿地层，需要在巷道内装备上通风设备，确保矿井内环境干燥[6]。

针对不同的地质环境，煤矿掘进技术要有针对性的选择，顶板支护及时也要积极结合相关影响因子做好改进工作，确保巷道顶板支护的有效性，为煤矿开采工作的顺利进行奠定基础。

2 复杂地质条件下的巷道顶板支护案例分析

2.1 地质条件

某煤矿属于复杂地质构造的类型，而且经过勘察发现，其中包括多个大型以及中型的断层，巷道中使用了复杂顶板支护技术，切面的南边是采空区，顶板已经完全掉落，切面的北边没有特别的构造，西边则是相对较薄的地质层面，东边有两个大型断层。确定煤矿的基本结构后对其进行巷道顶板支护，确保巷道能够正确通过断层，巷道掘进的具体方案是选择运输巷道线点向东10 m 作为开口点，与运输巷道保持相互垂直，面向南方进行施工，距离为60 m，完成后转向东面进行施工，距离为185 m，最后调向为南边，施工距离为85 m，达到与运输巷道相互贯通的最终目的，满足巷道的使用需求。

2.2 巷道顶板支护方案

巷道顶板支护施工过程中选择使用充填综采液压支架，支护技术类型为单体液压支柱配合架棚锚带网与锚索相互结合的支护方式。具体施工过程中，单体液压支护作为主动支护手段，初撑力相对较大，为确保其达成巷道顶板支护的目的，将其与巷道围岩、锚带网等联合应用，形成组合梁，共同发挥初撑作用，确保梁体结构的稳定性。巷道围岩与锚带网同时构成了锚岩支护类型，实现了对巷道顶板的挤压加固。最后将锚索固定在岩石的顶板上，上面的煤矿巷道围岩与锚带网相互结合，形成悬吊的状态，进一步对顶板进行加固，避免了顶板外移等情况发生。

2.3 巷道顶板支护效果

完成巷道掘进顶板支护工作后对支护效果进行确定，通过单体液压支柱搭配棚架、锚带网、锚索等支护工具的顶板支护，顶板与地板均得到有效固定，而且顶板与底板之间的相对位移量也在标准范围内。在完成顶板支护工作后的巷道内进行煤矿开采作业和回采作业，均未发生顶板离层、冒顶、下垂等任何安全问题，巷道的宽度也持续保持固定值。结果证明，在上述复杂地质条件下，结合地质类型选择单体液压支柱搭配棚架、锚带网、锚索等支护工具的联合顶板支护，可以发挥良好的顶板支护效果，维持巷道围岩的稳定性，确保煤矿开采工作顺利进行。

3 结束语

综上所述，煤矿开采过程中复杂地质条件会增加顶板支护工作的难度，造成一系列安全隐患，不利于煤矿开采工作的顺利进行。通过对煤矿开采复杂地址条件对顶板支护工作的具体影响分析，可以明确影响因素并结合影响因素进行煤矿掘进巷道顶板支护技术的创新改进，杜绝顶板离层、冒顶等一系列安全事故的发生，确保煤矿开采工作可以在复杂地质条件下顺利开展，对于煤矿开采工作的推进具有积极作用。