复杂地质条件下综采面安全高效开采关键技术研究

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【摘 要】由于我国众多矿区都具备着复杂的地质条件，如高瓦斯距离煤层群非常近、地质都在松软低透或为软弱围岩，这些复杂的情况对于煤炭资源的开采形成了一定的局限，如果未确定安全开采技术，一旦贸然开采，很有可能出现瓦斯超限、采场端面冒顶以及巷道垮冒类事故。因此，想要在复杂地质条件下实现综采面煤炭资源的安全高效开采，就必须在开采前确定好安全高效开采的技术措施。现根据我矿1171工作面为例，对复杂地质条件下综采面的安全高效开采技术进行了深入探究。

【关键词】复杂地质条件；综采工作面；安全高效开采；保障技术

0.引言

在中国，地质条件比较复杂、对煤炭资源开采技术要求相对较低、能够实现安全高效开采的矿井大都处于西北部矿区，但实际上中国的东部地区也富含煤炭资源，可是由于东部地区的地质条件相对复杂、高瓦斯距离煤层群太近、水文情况具备局限性，导致了正真意义上的长推进度以及超长工作面的安全高效开采很少出现。因此，为了给高原复杂地质条件下的综采面实现安全高效的资源开采，以我矿1171工作面为例，简要介绍高原复杂地质条件下能够保证资源安全高效开采的技术措施。

1.鱼卡公司1171工作面所存在的技术难度

与西部众多矿区相比，想要进行安全高效的开采存在非常大的困难，原因有如下几点：

第一：埋深与围岩应力都过大，由于煤系地层的构造为复式断裂褶皱断层共存的结构，导致地质条件相对复杂，在部署工作面的开采以及选择采煤工艺时，都有着一定的直接影响。

第二：由于井田内煤层属于易自然发火现象，不仅煤尘大，根本无法实施超长工作面的布置。

第三：总体的围岩强度非常弱，软弱泥岩充斥于煤层顶底板当中，顶底板中穿插着粉砂岩、粗砂岩、泥岩伪顶，这就使得支护难度系数大大提升，对超长使用寿命相对较长的回采巷道的部署有着非常大的局限性，同时，由于煤层过于松软，导致回采巷道难以维护，这也增加了断面冒落与片帮现象的发生率。

第四：由于煤层易风化，造成煤层整体风化破碎，导致煤层整体稳定性差最终造成支护难度系数增大。

第五：根据初步设计地质报告试验资料，本矿井煤尘具有爆炸危险性，在这样的情况下根本无法实施超长工作面布置。

2.技术参数分析

2.1对工作面长度加以优化

针对1171工作面现有条件和所具备的特定地质条件与设备装备，创建合理的经济循环回采模型，以获得优化率最高的工作面长度。

2.2工作面所推进的长度具备合理性

对工作面的长度与推进长度进行适当扩大，不仅能够增强采区的回采率，而且还可以使巷道的掘进率下降。需要注意的是如果想要确保综采面达到高产稳产的目标，那么工作面的推进长度必须能够持续稳定回采运行一年左右。

2.3工作面长度进行大推进的过程中需对回采巷道围岩加以控制

由于1171工作面在实施大推进度时有着距离长、泥岩顶板过于松软以及回采服务年限过长、局部巷道变形严重失修率高、所以在实行安全高效开采技术时需借助围岩强化理论，使用强度非常高的锚杆加锚索支护体系，以确保巷道围岩能够持续维持稳定。

2.4需保证工作面运输的安全性

由于本矿资源开采大都采用机械，且生产高度集中，因此想要完全显示出综采工作面机械化工作水平，增强大巷运输的自动化能力，确保工作面运输安全，最好的运输方式就是借助胶带运输机。同时，对于煤层倾斜角度大的区域，为了确保安全运输，最好在轨道平巷上使用无极绳绞车进行不间断运输。

3.确定工作面的最佳装备

想要实现矿井的安全高效开采，最佳手段就是推进采掘机械化进程。如果采掘实现全面机械化，那么不但能提升单产、单进，同时还能对矿井与采区的生产系统加以简化，如此一来，更便于生产集中，而且还能达到人员减少，投入减少，效率提升的目标。最佳工作面装备的相关技术指标参数如表1所示。

4.确保煤炭资源能够安全高效开采的技术保障

4.1大推进度回采巷道围岩控制技术

由于巷道围岩的应力比较大，所以在进行支护时需借助高性能锚杆。由于全面需掌握1171工作面回采巷道的顶板岩体的具体破裂状况，所以需要借助TYGD岩层钻孔探测仪对各种类型的顶板锚固区的实际情形做察看。针对所察看到的实际情况，我们发现顶板岩体在刚刚挖掘时，围岩破碎程度还不高，但随着时间的流逝，挖掘的推进，破碎程度会逐步加深并扩散，最终使得围岩的整个破裂区出现不均匀状态，即：围岩呈现浅部破坏程度较大，深层裂缝较少的情况。因此，依据裂缝的深浅程度将破裂区划分成两类：一类为裂缝发育区，另一类为微裂缝区。

拿1171工作面两条巷道的顶板为例，根据1171工作面两条巷道围岩的具体情况，形成了“三顶二区三支柱”的科学标注，且具针对意义的建立了对巷道围岩进行控制的技术模式。

4.1.1“三顶”

所谓“三顶”就是依据巷道顶板的厚软情形，把顶板分成三类，即：完整顶板、无水破裂顶板及有水破裂顶板。

4.1.2“二区”

所谓“二区”即是巷道划分成两大控制区域，即：裂缝发育区与微裂缝区，并且针对其治理时需使用不相同的支护手段。

4.1.3“三支护”

所谓“三支护”就是指巷道锚网在起支护作用使所使用的三大核心技术措施，即：高性能锚杆支护技术、对锚索强度加以提升的支护技术及对围岩注浆进行局部加固的持术。

4.2工作面进行超长推进时所遵循的矿压规律

想要了解工作面所需要承受压力的具体分布情况及采场围岩塑性区的辐射范围，可以借助UDEC数值模拟软件进行模拟。其规律是：在工作面进行推进时，顶板的应力将会趋向于集中，此时顶板的支撑压力将达到最高值，也就是35MPa，而工作面的其他位置的支撑压力不会呈现较大改变；如果底板的破裂程度想当大，且范围达到2米，那么大部分的岩块将呈现非常大的碎裂状；如果纵深范围达到3米，那么大部分的岩块将出现碎裂；如果纵深范围达到15米，那么出现碎裂的岩块只有少数几块；当然如果再往纵深处，则不会对岩块形成任何影响。

4.3工作面进行超长推进式如何治理瓦斯

依据瓦斯的涌出量与来源情况，对1171工作面进行分阶段的瓦斯治理，即回采之前，借助顺层钻孔对本煤层的瓦斯进行治理；回采过程中，在工作面及回风巷中进行注水工作，以便于治理工作面进行超长推进时所出现的瓦斯涌入问题。

4.4辅助运输系统

针对矿区的具体情形，为了确保运输模式能够适应各类煤层的需要，可把各类运输方式，如借助蓄电池机车对固定式矿车做牵引、绞车、无极绳绞车以及齿轨卡轨车的结合在一起使用，以达到运输量高且投入成本较少的目的。

5.结束语

综上所述，对于复杂地质条件下的煤炭资源开采，尽管困难重重，但是只要针对其具体情况制定合理的开采方法，使用安全高效的开采技术，针对整个开采过程进行全方面的把握与掌控，变能真正实现安全高效开采。

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