采礦工程中超前支護(hù)的應(yīng)用分析

楊學(xué)峰

摘 要：在采礦工程中超前支護(hù)的主要應(yīng)用方式有：巷道掘進(jìn)、電耙道修復(fù)、殘礦回收等，每種方式的應(yīng)用都有相應(yīng)的使用范圍，因此在選用超前支護(hù)方式時則需要根據(jù)實際采礦工程加固需要進(jìn)行甄選，比如：巷道加固可利用巷道掘進(jìn)方試；隧道加固可利用電耙道修復(fù)方式；巖石加固可利用采礦回收方式等。對于采礦工程來說，加強(qiáng)安全性的保障非常重要，而超前支護(hù)對采礦工程工作面的加固有著重要的作用，因此值得大力推廣與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：采礦工程；超前支護(hù)；應(yīng)用方式

超前支護(hù)在采礦工程中可針對施工中可影響隧道安全施工的主要影響因素（巖體破碎或者松軟）進(jìn)行有效加固處理，進(jìn)而提高巖體的強(qiáng)度，避免隧道開裂現(xiàn)象發(fā)生，而在超前支護(hù)過程中，要結(jié)合實際施工現(xiàn)場的支護(hù)要求進(jìn)行相應(yīng)的方式選擇，并且對超前支護(hù)的采礦施工參數(shù)詳細(xì)了解，為超前支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用提供可靠的分析依據(jù)，促進(jìn)超前支護(hù)為采礦工程帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，促使采礦工程可持續(xù)發(fā)展。

一、超前支護(hù)的概述分析

在采礦工程施工過程中，工作面的巖體非常容易發(fā)生破碎、松軟等情況，這些情況發(fā)生在隧道施工中均屬于破壞性因素，很容易在成隧道坍塌等安全事故發(fā)生。為了有效提高隧道的安全性，必須要加強(qiáng)科學(xué)支護(hù)方法的利用，如：超前小鋼管、錨桿等輔助性的技術(shù)在支護(hù)中作用非常突出。超前支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用基本方式為：

①巷道注漿錨桿施工的超前注漿，利用水泥漿的膠結(jié)作用，在工作面巖體位置進(jìn)行澆筑，在膠結(jié)后進(jìn)而有效提升巖體的硬度，進(jìn)而對隧道的強(qiáng)度也有提升，提高安全性；②超前支護(hù)管棚施工，施工中主要以鋼管、鋼軌、鋼支架為主要應(yīng)用工具，對采礦巷道內(nèi)部周圍進(jìn)行固定，防止巖石松動情況發(fā)生，錨固工具的長度要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)；③超前錨桿施工，此方法主要針對工作面的上部位置，進(jìn)行巖體加固，錨桿長度一般都要控制在3米到5米之間。

二、采礦中超前支護(hù)的應(yīng)用方式

1、巷道掘進(jìn)

采礦工程工作面中，容易碎裂、松軟的主要巖石為輝綠巖，該類巖石分布面積比較廣，是由于巖石層間出現(xiàn)裂隙或者斷裂情況，在與外界因素發(fā)生反應(yīng)后顏色逐漸呈輝綠色發(fā)展，巖石強(qiáng)度下降，內(nèi)部結(jié)構(gòu)以塊狀形式衍變，進(jìn)而巖石的蝕變現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，極容易破碎、松軟、粉碎，進(jìn)而使得采礦工程作業(yè)面的強(qiáng)度很難滿足施工要求。

在采礦工程巷道掘進(jìn)過程中，若是遇到巖石體系中存在輝綠巖成分，就必須要對該巖石結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，應(yīng)用超前支護(hù)的方式，避免因開挖工作導(dǎo)致頂部巖體掉落，不僅影響采礦工作的進(jìn)行，還會對采礦工作人員的生命健康造成很大的威脅。巷道超前支護(hù)能夠起到加固輝綠巖的作用，防止巷道的坍塌，加快采礦進(jìn)度和效率。

2、電耙道修復(fù)

采礦作業(yè)通常應(yīng)用的方法為有底柱分段崩落，在礦道設(shè)計方面要求遵循對稱的原則，出礦應(yīng)用設(shè)施為電耙。然而在實際作業(yè)時，因為放礦動載荷的干擾以及二次爆破處理，都會對出礦操作造成極大的影響，出現(xiàn)破壞礦柱的現(xiàn)象，甚至引發(fā)電耙道的坍塌，阻礙采礦工作的順利進(jìn)行。針對電耙道的重復(fù)返修工程，需要利用超前支護(hù)技術(shù)手段，將鋼支架（梯形）設(shè)置在電耙道的坍落位置，工字、口字鋼為支架的主要材料，且工字鋼為支架的主梁，要使電耙道同支架結(jié)構(gòu)緊密相接，為電耙設(shè)備的作業(yè)提供良好的工作環(huán)境。

還需要對上述支架應(yīng)用的工字鋼材料進(jìn)行進(jìn)一步的加工處理，制作為錨桿，長度為2.5m，并將頂部制成尖狀，參考支架主梁中心方位，確定錨桿的推進(jìn)位置，利用設(shè)備將錨桿固定在礦道巖石中，角度為仰角15°，依次間隔0.5m分別推進(jìn)兩根錨桿，搭建成棚架，支撐起脫落的巖體。電耙道修復(fù)施工的要點在于正確的掌握錨桿的分布狀況，對巷道的邊幫進(jìn)行穩(wěn)固，增強(qiáng)工作面的承受能力，合理確定隧道出渣量，確保棚架的堅固程度。

3、殘礦回收

殘礦是采礦工作的一大難點，要想提高開采效率，就必須要增大殘留礦石的回收效率，這就需要應(yīng)用進(jìn)路分步放頂采礦方法，并使用超前支護(hù)技術(shù)對回采工作面進(jìn)行支護(hù)，達(dá)到出礦設(shè)備的運行條件，提高回采穩(wěn)定性。

（1）可以將回采進(jìn)路布置方式同超前支護(hù)技術(shù)結(jié)合起來。殘礦回收過程中需要處理工作面破碎巖體的問題，應(yīng)借助超前支護(hù)掘進(jìn)手段，設(shè)置2.6x2.7㎡的進(jìn)路斷面。通過將大量的木質(zhì)支護(hù)設(shè)置在工作面進(jìn)行支護(hù)的方式，配合鋼拱架的支撐，邊開采邊將邊幫、頂板進(jìn)行封閉堵塞，有效地降低巖體坍塌的問題。

（2）殘礦回收工作也可以選用傳統(tǒng)的工作面回采方式，既可以應(yīng)用將回采進(jìn)路設(shè)置在采礦場區(qū)間，順間柱方向施工，也可以將回采進(jìn)路設(shè)置在放礦漏斗間。在掘進(jìn)過程中，殘礦回采進(jìn)路可以劃分為兩個不同的分支，使二者間隔保持在5m，保證進(jìn)路的掘進(jìn)同施工計劃相一致，之后即可進(jìn)行回采作用?；夭煞彭?shù)拈g隔距離應(yīng)在1-1.5m間，將支護(hù)拆除，進(jìn)行崩礦處理，查看礦石的質(zhì)量是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，繼續(xù)進(jìn)行支護(hù)拆除和出礦操作。

三、超前支護(hù)的采礦施工參數(shù)

在進(jìn)行采礦工作的過程中，要提高對超前支護(hù)施工參數(shù)的設(shè)置，應(yīng)注意以下參數(shù)設(shè)置要點：應(yīng)將鋼支架（拱形）設(shè)置在開采掌子面周圍，順著支架邊界，進(jìn)行錨桿孔的鉆鑿，借助氣腿式鑿巖機(jī)合理把握孔洞的距離、仰角和深度，各項參數(shù)分別設(shè)置為2m、25°和2m；并在孔洞中放置管縫式錨桿，錨桿的外徑為43mm，長度為1.8m。施工時為了保證鋼支架同錨桿的焊接質(zhì)量，需要預(yù)留2m的錨桿，使其同棚梁相接，利用棚梁拉緊錨桿，進(jìn)一步增強(qiáng)隧道巖石的穩(wěn)固性，避免頂部的巖石坍塌；完成管縫式錨桿施工后，應(yīng)用的采礦掘進(jìn)方式為爆破，掘進(jìn)循環(huán)在1.2m以下，可以使用碎石來支護(hù)混凝土，不斷進(jìn)行開采和挖掘。

設(shè)置超前支護(hù)施工參數(shù)是該技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵所在，必須確保錨桿孔角度的合理性，合理控制孔之間的距離，保證噴射順凝土工作的及時性，避免圍巖長期接觸外界空氣，增強(qiáng)錨桿的底部穩(wěn)定程度。

四、超前支護(hù)的經(jīng)濟(jì)效益

竹林山煤礦在2000年以來一直采取超前支護(hù)的方式對殘留礦石進(jìn)行解決，通過多年的生產(chǎn)時間也已證明，此方法安全可靠，從未發(fā)生過重大的安全生產(chǎn)事故，工作效率高，十多年來已經(jīng)產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，其中僅三個中段已經(jīng)回采了殘留煤炭300余萬噸。不僅回收了大量的礦產(chǎn)資源，同時也進(jìn)一步的延長了礦井的使用壽命，為礦井的持續(xù)性發(fā)展發(fā)揮了重要的貢獻(xiàn)。

結(jié)語：由于地質(zhì)條件的不同，在進(jìn)行采礦作業(yè)時，要結(jié)合實際狀況選取針對性的開采方式。針對經(jīng)常發(fā)生坍塌問題或礦體易碎的礦區(qū)，可以應(yīng)用超前支護(hù)技術(shù)，對礦石進(jìn)行有效地回收利用，增大采礦企業(yè)的工作效率，獲取更大的經(jīng)濟(jì)利益。經(jīng)過不斷的實踐驗證和應(yīng)用，超前支護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢不斷體現(xiàn)出來，可以保證采礦生產(chǎn)的穩(wěn)定性，采礦企業(yè)必須要熟練該項支護(hù)技術(shù)，實現(xiàn)超前支護(hù)技術(shù)的推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王中亮，崔旭芳，徐金海，等.復(fù)雜條件下掘錨一體機(jī)超前支護(hù)裝置： CN203809022U[P].2014.

[2] 郭海明，張寧寧，邴紹丹.超前支護(hù)在硬巖巷道采礦機(jī)中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展，2014（2）.

[3] 張志偉，艾永變，宋學(xué)保，等.超前支護(hù)法在U型鋼巷道回棚中的應(yīng)用[J].水力采煤與管道運輸，2012（1）.