復雜地質條件下的采煤掘進支護技術

      引言
　　相關施工單位在實際開采煤礦的過程當中，面對的主要問題就是如何實現對開采工作安全性的保障。在保障開采安全方面相應的支護技術所起到的作用十分重要，尤其是復雜的地質條件對煤礦開采工作提出更高的要求與挑戰。這要求我們必須在結合實際的基礎上科學選擇支護技術，煤礦采煤掘進支護技術在改善上述現象方面所起到的作用至關重要，因此相關部門以及工作人員必須提高對該項技術的重視程度，進行科學使用。
　　1復雜地質條件下采煤掘進存在的問題
　　煤礦分為露天煤礦和井工煤礦，露天煤礦的煤層距離地面比較近，可以直接剝離地表進行開采；井工煤礦距離地表比較遠，需要向地下開井掘道采掘煤炭。中國大部分屬于井工煤礦，由于井工煤礦在地下開采，地下地質構造比較復雜，給煤礦開采帶來一定的難度。復雜地質條件下采煤掘進過程中，主要面臨以下問題。
　　1.1地質結構發生變化
　　煤礦開采大多數由淺到深作業，作業難度也進一步擴大。由于礦井地質結構比較復雜，礦井容易受到地下水的影響，出現突水現象。同時，由于煤礦不斷開采，大量煤炭被開采出來，形成采空區，煤礦圍巖壓力發生變化，很容易出現坍塌現象，增加了煤礦開采難度。
　　1.2容易引發支護結構變形移位
　　對于地質條件比較復雜的煤礦，巷道挖掘過程中改變了原來的巷道圍巖應力，這時巷道圍巖容易發生變形，導致巷道頂板出現沉降變形。巷道支護結構無法支撐巷道掘進工作，支護結構出現變形、移位等現象，從而引發安全事故。
　　1.3巷道斷層較多
　　該煤礦地形地質條件相當復雜，同時有大坡度的巷道存在。通過分析巷道周邊我們可以發現，其地質存在較多的斷層等現象。薄煤層在整個礦井中所占據的比例相當大。在實際針對薄煤層進行開采作業的過程當中，半煤巷是巷道掘進支護所使用的主要手段，這對支護工作所提出的要求相當高。
　　2復雜地質條件下的采煤掘進支護技術
　　2.1錨桿支護
　　注漿錨桿支護施工工藝流程詳見圖1
　　圖1
　　2.1.1施工原材料
　　1、錨桿：各部位錨桿型式按設計施工圖要求，錨桿的材料選用符合設計要求的Ⅱ級螺紋鋼筋。
　　2、水泥：注漿錨桿所用水泥采用強度等級為42.5MPa的普通硅酸鹽水泥。
　　3、砂：采用最大粒徑小于2.5mm的中細砂。
　　4、水泥（砂）漿配合比：砂漿標號必須滿足施工圖紙的要求，注漿錨桿砂。漿強度等級不低于20MPa，水泥砂漿配合比在以下規定范圍內通過試驗選定：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：按施工圖紙要求，在水泥（砂）漿中添加速凝劑和其他外加劑，其品質不含有對錨桿產生腐蝕作用的成分。
　　2.1.2錨桿孔鉆孔
　　1、測量放樣：采用全站儀布設控制點，具體孔位由專業技術人員按設計施工圖進行放樣，并用油漆或鋼筋等進行標識。
　　2、造孔：根據錨桿規格型號和施工長度，造孔采用YT-28手風鉆孔徑，桿徑Φ38mm，成孔孔徑Φ40mm，確保孔徑大于錨桿直徑最少15mm的要求；嚴格按設計文件及設計圖紙的鉆孔位置、孔向和孔深進行施工，保證孔位偏差小于100mm，孔深偏差不大于50mm。
　　2.1.3錨桿安裝與注漿
　　1、清洗錨桿孔：鉆孔完成后，將風管和水管插入孔底，用風、水聯合沖洗鉆孔，保證孔內干凈無巖屑。
　　2、砂漿配合比：錨桿注漿的水泥砂漿配合比，應在以下規定的范圍內通過試驗選定并報監理人批準，一般為水泥：砂，1：1～1：2（重量比）；水泥：水，1：0.38～1：0.45。砂漿用JJS型高速攪拌機拌制漿。
　　2.1.4錨桿的質量檢查
　　每批錨桿材料均要有附有生產廠的質量證明書，并按施工圖紙規定的材質標準以及監理工程師指示的抽檢數量檢驗錨桿性能。每批鉆好的錨桿孔按監理工程師指示的抽驗范圍和數量，對錨桿孔的鉆孔規格（孔徑、深度和傾斜度）進行檢查并作好記錄。
　　2.2噴混凝土施工
　　錨噴混凝土主要是掛網噴射混凝土，部位為EL72.3m以上壩頭邊坡。噴射混凝土標號為C30，厚0.15m。掛網材料采用：鋼筋網采用φ6mm鋼筋制作，網格間距為0.3m×0.3m。
　　2.2.1噴射材料
　　1、水泥：選用符合國家標準的普通硅酸鹽水泥。當有防腐或特殊要求時，報經監理工程師審批后采用特種水泥，水泥強度等級不得低于32.5MPa。所有水泥應有生產廠的質量證明書。
　　2、骨料：細骨料應采用堅硬耐久的粗、中砂，細度模數宜大于2.5，使用時的含水率宜控制在5%-7%以下；粗骨料應采用耐久的人工軋制碎石，粒徑不應大于15mm；噴射混凝土的骨料級配，應滿足表1的規定。
　　表1
　　3、外加劑：速凝劑的質量應符合規范要求并有生產廠的質量證明書，初凝時間不應大于5min，終凝時間不應大于10min。選用外加劑應經監理工程批準。
　　4、鋼筋網：應采用熱軋I級光面鋼筋網，鋼筋抗拉強度不低于240MPa。
　　2.2噴射混凝土配合比
　　噴射混凝土配合比，應通過試驗選定。其抗壓強度、抗拉強度和與基巖面的粘結力應符合施工圖紙要求，在保證噴層性能指標的前提下，盡量減少水泥和水的用量。速凝劑的品種和摻量應通過現場試驗確定，噴射混凝土的初凝和終凝時間，應滿足施工圖紙和現場噴射工藝的要求，噴射混凝土的強度應符合施工圖紙要求。
　　2.3噴射混凝土施工工藝
　　掛網施工：支護區內及監理工程師指定的需掛鋼筋網的部位，在噴射第一層混凝土后掛鋼筋網。鋼筋網的間距及鋼筋直徑滿足設計圖紙要求，人工在腳手架上掛鋪，利用錨桿頭點焊固定，中間用膨脹螺栓加密固定，使鋼筋網緊貼已噴混凝土面，網間用鉛絲扎牢。鋼筋網鋪設完成后，再行噴射第二層混凝土至設計要求厚度。邊坡噴射混凝土前先清除開挖面上的松動塊石、浮石及坡腳的石碴和堆積物。然后用高壓水沖洗受噴面，對遇水泥化地層采用高壓風清掃。并埋設噴射混凝土厚度控制標志，噴混凝土采用TK961混凝土噴射機。噴射順序：邊坡噴射作業分段分片進行，同一作業區由下向上依次噴射。一般按3～5cm厚一層分層施噴，每層噴混凝土在前一層噴混凝土終凝后30min左右進行，若終凝后1h以上再噴，則用高壓水沖洗前一層噴射混凝土面。對不平部位先噴凹處，最后找平。噴射作業參數通過室內試驗和生產性試驗確定，在保證質量的前提下，盡量減少回彈量，控制回彈率不大于15%。擬采用如下噴射參數：噴嘴口距離受噴面80～100cm，噴射料束與受噴面夾角不小于75?。
　　2.4噴混凝土的質量檢查
　　噴射混凝土的強度試驗按規范要求采用現場取樣。每噴射混凝土50～100m?取樣一組?；炷练搅坎坏?0m?的獨立工程，取樣至少一組。當混凝土原材料或配合比發生變更時，須另取一組。經檢查發現不合格的部位，及時采取補救措施，直至合格為止。
　　結語
　　復雜地質條件下開采煤礦時，由于煤層地質環境比較復雜，可能遇到斷層、發育不良的巖石結構等，在開采過程中很容易出現破碎和冒頂等情況，影響煤礦正常開采。因此在開采過程中，需采取有效的支護結構，確保煤層頂板、圍巖的穩定性和安全性。支護結構作為煤礦開采過程中重要支撐結構，在應用過程中需結合巷道掘進環境采取合適的支護結構。