淺談煤礦井下巷道掘進(jìn)和支護(hù)

摘 要：巷道掘進(jìn)操作可以為采礦工程實(shí)施提供良好的作業(yè)條件，使采礦設(shè)備有足夠安全方便的作業(yè)空間和環(huán)境。在巷道掘進(jìn)施工中，掘進(jìn)設(shè)備需要作用于巖層或土體上，然后不斷前進(jìn)，不斷開拓空間。在掘進(jìn)過程中，很容易出現(xiàn)巖層失穩(wěn)或地質(zhì)變化等狀況，這些會(huì)直接導(dǎo)致巷道受損，嚴(yán)重情況下，會(huì)使巷道坍塌，造成更大的安全事故，所以相關(guān)人員還要在掘進(jìn)同時(shí)，做好支護(hù)施工。

關(guān)鍵詞：采礦工程；巷道；掘進(jìn)；支護(hù)技術(shù)

1.引言

在采礦工程中，相關(guān)人員有必要了解巷道掘進(jìn)的施工方法和施工技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，還要對各種支護(hù)方式了如指掌，如此才能使掘進(jìn)支護(hù)相配套，才能使兩者施工步伐保持一致，基于此，采礦工程整體過程才會(huì)安然無恙。本文主要針對采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)進(jìn)行分析。

2. 采礦工程巷道掘進(jìn)的施工方法

掘進(jìn)施工包括好幾種類型，每種類型對地質(zhì)條件要求和限制不同，相關(guān)人員在開采之前，還要做好現(xiàn)場勘查，以選擇正確的掘進(jìn)方法。工程中的巖層厚度和硬度非常大，需要采取鉆眼爆破法，使巖層出現(xiàn)掘進(jìn)切入口。鉆眼爆破雖然可以實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)目的，但在實(shí)施時(shí)，還需要考慮到這種方式對周圍環(huán)境的影響，所以在實(shí)施前，需從實(shí)際出發(fā)，做好詳細(xì)規(guī)劃[1]。鉆的洞眼，主要為火藥埋設(shè)場所，相關(guān)人員還要根據(jù)爆破要求以及周圍巖層承受能力、火藥量等，設(shè)計(jì)出洞眼的尺寸和深度，還要做好定位標(biāo)記工作，洞眼間距也要調(diào)控好，如此才能達(dá)成良好的爆破效果。洞眼各種尺寸與礦層厚度有直接關(guān)聯(lián)，后者是前者施工的參考依據(jù)，相關(guān)人員要嚴(yán)格參照相關(guān)數(shù)據(jù)，避免過度掘進(jìn)。單向掏槽方式主要針對硬度比較小的礦層，這種方式度對洞眼尺寸和斷面形式有限制要求，如果這兩方面超出規(guī)定范圍，相關(guān)人員就要采取其他方式來繼續(xù)掘進(jìn)。整個(gè)礦必然會(huì)存在夾層，夾層可能出現(xiàn)在任何一位置，當(dāng)其出現(xiàn)在洞眼位置處，而相關(guān)人員無法探測出時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)通過掏槽的方式來解決夾層，使其不會(huì)成為掘進(jìn)阻礙。

3. 采礦工程巷道掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1做好瓦斯排放工作

在巷道掘進(jìn)的過程中，不僅要考慮到支護(hù)問題，還要考慮掘進(jìn)環(huán)境的安全性，在掘進(jìn)中，必然會(huì)產(chǎn)生很多瓦斯，瓦斯是一種易爆炸性氣體，如果其含量過多，濃度過高，就容易引發(fā)爆炸事故。所以相關(guān)人員還要采取正確有效的方式排放瓦斯或采集瓦斯，使巷道中的瓦斯量減少，使瓦斯得到有效利用。在掘進(jìn)中，相關(guān)人員應(yīng)對空氣中的瓦斯?jié)舛群秃窟M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)其達(dá)到一定限制濃度時(shí)，及時(shí)將其排放出去。

3.2做好通風(fēng)防塵工作

巷道掘進(jìn)中，煙塵粉末直接漂浮在空氣中，此外還會(huì)產(chǎn)生瓦斯以及二氧化碳等危害性氣體，這些氣體和灰塵也要得到及時(shí)排除，巷道中的工作人員身體安全才不會(huì)受到威脅[2]。通風(fēng)防塵是有效的手段，相關(guān)人員應(yīng)在巷道內(nèi)部安裝通風(fēng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為自然風(fēng)和設(shè)備通風(fēng)，相關(guān)人員要對兩者位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，使巷道內(nèi)部風(fēng)壓和需風(fēng)量滿足要求，通風(fēng)機(jī)要起到輔助配合作用，使灰塵和有害氣體都能排出去。對于灰塵，相關(guān)人員可采取除塵器，吸收灰塵，減少空氣中的灰塵量。在通風(fēng)除塵中，相關(guān)人員還要注意控制巷道內(nèi)部環(huán)境的溫濕度。

3.3落實(shí)掘進(jìn)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

煤礦巷道掘進(jìn)中，必須結(jié)合周邊環(huán)境，擬定有效的頂板支護(hù)方案。其中，預(yù)留煤柱作為核心巷道支護(hù)形式，下區(qū)段始終處在回風(fēng)狀態(tài)，上區(qū)段處在運(yùn)輸狀態(tài)，巷道上區(qū)段與下區(qū)段都必須擁有預(yù)留煤柱，以此降低回風(fēng)平巷周邊的支撐壓力，該預(yù)留煤柱具有操作簡便的優(yōu)勢，方便巷道排水與通風(fēng)，但支護(hù)耗費(fèi)較大，如果巷道底端受煤礦支撐擠壓，勢必會(huì)影響巷道穩(wěn)定性與安全性，在巷道煤層靠近的地帶，為了確保整個(gè)掘進(jìn)施工穩(wěn)定性與安全性，要盡量減小煤層沖擊帶來的不利影響，控制好預(yù)留煤柱寬度，落實(shí)煤柱管理要求。礦用支護(hù)型鋼更多的是通過工字鋼與 U 型鋼支護(hù)，該支護(hù)型鋼用于半圓拱形、圓形、橢圓形巷道斷面。在實(shí)踐工作中，礦用支護(hù)具有良好的抗剪性、抗壓性與抗拉性，因?yàn)槊旱V巷道施工環(huán)境非常惡劣，所以對支護(hù)型鋼有很多要求。另外，煤礦巷道支架還承擔(dān)著縱向與橫向荷載，抗彎截面模量直接對支護(hù)型斷面帶來影響，根據(jù)煤礦巷道支架負(fù)荷情況，科學(xué)配置抗彎截面模量，結(jié)合煤礦巷道滑移平穩(wěn)度與接觸面面積，選用幾何形支護(hù)型鋼，這樣才能讓其處在最好的受力狀態(tài)下。

4.巷道支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

4.1臨時(shí)性支護(hù)技術(shù)

如果巖層受到的掘進(jìn)影響比較小，或需要采取的支護(hù)措施會(huì)影響到下一步施工，相關(guān)人員需要對該種巖層采取臨時(shí)性支護(hù)措施。這種支護(hù)設(shè)施主要有木質(zhì)支柱以及液壓支柱等，其可對巖石起到加固作用，使其不會(huì)發(fā)生墜落[3]。在應(yīng)用這種方式時(shí)，相關(guān)人員除了要保證支護(hù)設(shè)施的質(zhì)量，還要保證其強(qiáng)度和拆卸安裝的方便性。一些金屬支架也可作為臨時(shí)性支護(hù)設(shè)施，相關(guān)人員還要優(yōu)先采用這種優(yōu)勢顯著的設(shè)施。

4.2永久性支護(hù)技術(shù)

永久性支護(hù)技術(shù)是巖層永久穩(wěn)定的保障，也是掘進(jìn)過程中常用的支護(hù)方式，其主要包括以下幾種，其一錨桿支護(hù)技術(shù)。主要對頂板巖層進(jìn)行加固，相關(guān)的支護(hù)設(shè)施主要有好幾種類型，比如材質(zhì)為玻璃鋼的復(fù)合錨桿，這種設(shè)施在安裝時(shí)，還要調(diào)整內(nèi)端頭的結(jié)構(gòu)形式，控制錨桿尺寸，使其能與鉆孔相適應(yīng)。錨桿和巖層之間有夾角，該夾角為銳角，相關(guān)人員要注意控制角度。錨固劑主要對錨桿起到加固作用，相關(guān)人員還要做好攪拌工作，錨固施工應(yīng)一氣呵成，以保證支護(hù)效果。其二預(yù)制鋼筋混凝土支架。在這種支護(hù)設(shè)施中，混凝土的強(qiáng)度和硬度以及承載能力可滿足支護(hù)要求，所以其主要制定為支架形式。將其用在支護(hù)施工中時(shí)，相關(guān)人員還要對梁柱接口連接質(zhì)量進(jìn)行控制。只應(yīng)用這種支架，可能會(huì)產(chǎn)生伸縮性差等缺陷，相關(guān)人員還要將其和吊環(huán)前探梁聯(lián)系在一起，將這種組合形式應(yīng)用在支護(hù)施工中，主要在巷道中布置一定數(shù)量和強(qiáng)度的支架，吊環(huán)主要對支架進(jìn)行固定，所以單根支架和吊環(huán)的強(qiáng)度還要相適應(yīng)，然后結(jié)合臨時(shí)性支護(hù)設(shè)施，共同保證最后的支護(hù)效果[4]。

4.3優(yōu)化機(jī)電一體化

把掘進(jìn)設(shè)備變成自動(dòng)化模式，有效調(diào)整動(dòng)力電機(jī)功率與開挖方位。同時(shí)做好掘進(jìn)設(shè)備故障判定與狀態(tài)監(jiān)控，具體包含電機(jī)荷載、輸電壓控制、電機(jī)溫度、油路壓力、環(huán)境污染等。結(jié)合現(xiàn)代測控工藝，優(yōu)化并創(chuàng)新掘進(jìn)設(shè)備問題評估、狀態(tài)監(jiān)測與遠(yuǎn)距離控制，這樣才能達(dá)到電機(jī)整體運(yùn)作要求。

5.結(jié)語

采礦工程作業(yè)環(huán)境本來就復(fù)雜惡劣，安全系數(shù)低，雖然有支護(hù)設(shè)施，但如果支護(hù)不當(dāng)或支護(hù)力度小于環(huán)境變化程度，都有可能使開采環(huán)境變得更加惡劣。所以相關(guān)人員不僅要完全落實(shí)掘進(jìn)技術(shù)和支護(hù)技術(shù)，還要保證各種支護(hù)設(shè)施的質(zhì)量，在掘進(jìn)支護(hù)之余，更要關(guān)注相關(guān)的注意事項(xiàng)，使支護(hù)能起到加固作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙壽.煤礦采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（17）：99.

[2]韓陽.淺談采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)[J].民營科技，2018（08）：126.

[3]于鋒.探析采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（19）：176-177.

[4]王熙凌.煤炭采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].建材與裝飾，2018（29）：233.

作者簡介：

孫慶詩，1971年10月出生，男，2012年6月畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院采礦工程專業(yè)，本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)任黑龍江龍煤鶴崗礦業(yè)有限責(zé)任公司振興煤礦設(shè)計(jì)工程師。