复杂地质条件下煤矿井下支护技术选择与施工对策研究

引言

随着煤矿开采深度的不断增加，再加上由于一些复杂地层的存在，在选择支护方式的时候对于技术人员的要求也就越来越高了。比如软弱围岩、高水位、强烈变形等地质情况就会给矿井建设带来较大的影响，而针对此种情况，传统的支护形式就有可能出现无法适应的情况。如果想要在这种情况下保证安全生产并提高采矿效率就需要根据矿山实际情况采用不同的支护技术。对以上提出的各种难题，如何根据不同地质条件合理选择支护技术，并采取合理有效的方法进行解决。因此针对此课题展开以下论述：简单介绍复杂地质条件下煤矿井下支护技术，简述目前煤矿井下支护技术的使用现状以及存在的问题，并提出相应对策和解决方法，为煤矿的安全开采提供支持。

一、复杂地质条件下煤矿井下支护技术的选择

1.1 复杂地质条件的特点

复杂地质条件是在煤矿开采中围岩多变，地质构造复杂，水文条件多样，各个地区之间岩性、层序、断层等地质条件不同。在此环境下井下支护遇到的问题很多，软弱围岩，高水位以及地质断裂带等地段会使得支护结构很难保证长时间不坍塌，并且造成井下严重溜巷、垮帮或者矿井的大范围垮塌、滑坡等情况。复杂地质条件下强地质应力、水文条件发生变化，支护技术需要较高承载体力、较强适变性和抗灾能力，选择支护技术必须要经过认真的地质勘查分析，掌握该矿井围岩力学性质、结构特点和水文情况，做好地表资料调查工作，根据现场实际情况，制定合理的支护措施。

1.2 传统支护技术的局限性

传统的支护技术多采用钢架支护、混凝土支撑、锚杆支护等方法，这些技术在常规地质条件下较为有效，但在复杂地质环境下，往往无法满足要求。例如，在软弱围岩或高水位条件下，传统支护结构容易发生失稳或塌方。钢架支护虽然强度较高，但由于自身重量过重，可能导致围岩变形加剧。而锚杆支护虽能增强围岩的稳定性，但在岩层破碎带或裂隙水较多的环境下，锚杆容易失效。因此，如何改进传统支护技术，提升其在复杂地质条件下的适应性和耐久性，成为当前煤矿井下支护技术研究的重点。

1.3 现代支护技术的发展趋势

伴随科技的发展，煤矿井下支护逐渐趋向于更高效率、更智能化、更可持续化。利用新材料制作的高性能混凝土、复合支护材料等，对支护结构有较好的加固效果；通过运用自动化监测系统随时观察围岩变化并及时调整支护手段，降低采空区作业的安全风险；利用如智能锚杆、自动化钢架支撑等智能支护方法对部分煤矿进行升级，提高煤矿支护工作的准确性、可靠性。

二、复杂地质条件下煤矿井下支护的施工对策

2.1 支护形式与围岩状况相适应

在复杂的地质条件下，必须根据实际情况选择与之匹配的支护技术，在软弱围岩条件下可采取柔性支护措施，例如：锚杆—喷射混凝土—钢筋混凝土支护相结合的方法，能大大改善围岩的整体稳定状态；对于水位较高的矿井，为保证支护系统的正常使用，要求其要有良好的排水性能及抗水压能力；对构造复杂、断层发育的地方，应采取复合支护的形式，利用多种支护方法的优点组合起来达到提高支护系统综合承载能力的目的，在施工过程中可根据围岩变化情况灵活调整支护方式，以取得最好的支护效果。

2.2 支护施工工艺的优化

针对煤矿井下支护施工而言，应根据不同的地质条件来对施工工艺进行调整和完善。比如当出现软弱地层时，应降低锚杆钻孔直径，降低过高的压力对于岩层的影响；保证锚杆的入眼深度以及数量，使支护效果更加理想。对于高水位矿区，要加大排水系统构建力度，可通过构建排水孔、设置水泵等措施进行降排水处理，从而保证支护结构实现长时间稳定。另外，支护材料应当按照施工环境的要求进行更换与更新，选择符合高湿、高应力环境下发挥良好性能的支护材料。施工时按环节安排速度，避免施工速度快引起围岩变形的问题。

2.3 支护施工的质量和安全管理工作

质量控制与安全管理是保证支护施工工作正常开展的重要条件，质量控制需要从支护施工工作整体着手，在材料选定、施工方法以及现场管理上都实行严格的质控要求，施工人员严格按照质控流程开展施工作业，做好各个支护节点的质量把控；现场安全管理方面需要加强监测，随时掌握支护结构的稳定性和安全性情况，保障安全防范工作及时有效开展。

三、复杂地质条件下煤矿井下支护技术的优化与创新

3.1 应用和发展复合支护技术

所谓复合支护技术是指根据不同的开采条件，对不同的支护工艺或支护参数等加以组合而形成的适用于某一特定开采条件下的一种支护方法或措施。如锚杆与喷射混凝土同时使用，利用其合理的优势互补，可适用于一定的岩层中较薄的支护层，实现对围岩变形的有效控制和提高支护稳定性，也可以进一步适应煤矿复杂多变的地质条件，提供更高的支撑力。

3.2 智能化支护技术的创新

近年来，智能化支护是煤矿井下支护的最新技术成果，采用传感器、物联网、自动化控制系统等智能设备，智能支护系统能够及时监测到井下的环境变化，及时进行支护力度以及方式上的调整，使得支护动作更加灵敏，对于复杂的地质条件下的精准支护具有重要的作用；并且该技术方式还能够尽可能的少用人工方式进行维护。

3.3 绿色支护材料的研发与应用

研究绿色支护材料对提高煤矿井下支护技术的可持续性有着至关重要的作用。随着人们环保意识的不断提高，目前的煤矿井下支护材料在不断向绿色环保、高质高效的方面靠拢，用低碳环保的复合支护材料以及无污染的支护材料对原有支护材料进行改良，有利于煤矿井下支护系统的稳定性和煤矿井下环境的保护性。

结束语

对于煤矿井下支护而言，考虑到复杂地质条件下其作为煤矿井下安全开采与生产的前提，因此在不同的地质条件下选择出适合的支护技术，并对煤矿井下支护进行针对性地优化改造是必不可少的，另外，在此基础上应用复合支护技术、智能化支护技术以及绿色支护材料将使得煤矿井下支护更加稳固可靠，由此可以确保煤矿井下支护符合相关规范要求。

参考文献：

[1] 浅析复杂地质条件下的煤矿掘进与支护技术[J]. 宋厚武;朱海义.中国设备工程,2024(16)

[2] 复杂地质条件下煤矿开采掘进支护技术探析[J]. 张永;鹿艳东.内蒙古煤炭经济,2024(14)

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