采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

鄒春奎

摘 要：現(xiàn)階段，隨著社會(huì)的發(fā)展，采礦工程的發(fā)展也越來(lái)越完善。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)；應(yīng)用

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用為人類帶來(lái)了巨大便利，而這一便利也被應(yīng)用在了采礦行業(yè)。煤礦巷道是開采過程中重要的開采運(yùn)輸通道，同時(shí)也是保證煤礦開采安全及高效的關(guān)鍵。一旦煤礦巷道出現(xiàn)問題，那么會(huì)對(duì)整個(gè)煤礦開采作業(yè)造成嚴(yán)重影響，輕則影響開采作業(yè)的正常進(jìn)行，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失；重則危及作業(yè)者生命安全，造成重大事故。因此加強(qiáng)巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的研究及應(yīng)用具有重要意義。

1煤礦采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)的作用

在煤礦采礦工程施工的過程中，要有計(jì)劃地對(duì)地下巷道進(jìn)行掘進(jìn)，以形成安全的巷道空間。在巷道掘進(jìn)過程中，為了保證人員的安全，也為了保障開采運(yùn)輸能夠擁有暢通、穩(wěn)定的路徑，需要對(duì)巷道空間進(jìn)行保護(hù)，這就需要使用支護(hù)技術(shù)。不管是掘進(jìn)還是支護(hù)，其目的是為了保證煤礦巷道的安全與穩(wěn)定，確保采礦作業(yè)能夠高效、穩(wěn)定的正常運(yùn)行，并確保效率的前提下，防止安全事故的產(chǎn)生。由于地下環(huán)境復(fù)雜，一方面巷道中會(huì)有一定的軟巖，可能會(huì)發(fā)生巷道崩坍、破壞等問題，需要利用錨桿支護(hù)等支護(hù)技術(shù)來(lái)對(duì)巷道進(jìn)行有效支護(hù)；另一方面，掘進(jìn)必須要依靠合理的掘進(jìn)技術(shù)來(lái)保障掘進(jìn)的效率和質(zhì)量。因此，為了巷道的穩(wěn)定與安全，要合理利用煤礦巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)。

2采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)中的影響因素

2.1 巷道圍巖強(qiáng)度因素

巷道的穩(wěn)定性與圍巖強(qiáng)度息息相關(guān)，為了可以形成對(duì)巷道的良好支護(hù)和支撐，需要經(jīng)過勘察并結(jié)合圍巖強(qiáng)度進(jìn)行支護(hù)技術(shù)的合理采用。如果圍巖強(qiáng)度可以在錨桿支撐下，實(shí)現(xiàn)了自身強(qiáng)度的提高，那么可以進(jìn)一步加大保護(hù)支撐力。圍巖勘察的過程中，主要針對(duì)地質(zhì)應(yīng)力的承載能力進(jìn)行了解和分析。承載能力的高低與頂板位移的大小有著直接關(guān)系，承載性能強(qiáng)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)應(yīng)力增加的情況下，會(huì)降低頂板位移的大小，發(fā)揮相應(yīng)的保護(hù)和支撐效應(yīng)。所以，采礦項(xiàng)目中的巷道掘進(jìn)施工中，需要關(guān)注圍巖強(qiáng)度提高支護(hù)有效性和掘進(jìn)安全性。

2.2 地應(yīng)力因素

煤炭采礦工程中，地應(yīng)力是具有較大安全影響的。其表現(xiàn)在會(huì)增加巖體位移、支撐物變形失效、煤層壓松等方面，甚至還會(huì)造成巖層斷裂、工程坍塌。為了有效解決這一隱患，確保采礦工程的順利進(jìn)行，具體的巷道掘進(jìn)與支護(hù)時(shí)，務(wù)必全面有效的采取技術(shù)方案對(duì)作業(yè)面形成支撐體系，與此同時(shí)，科學(xué)處理采空區(qū)，以促進(jìn)采礦作業(yè)的安全進(jìn)行。例如，對(duì)頂板巖層進(jìn)行支撐控制，這一方式在當(dāng)前的工作面保護(hù)支撐中較為常見，頂板管理支護(hù)技術(shù)即工作面支撐與采空區(qū)處理的有機(jī)結(jié)合。

2.3 巷道斷面尺寸及形狀因素

采礦作業(yè)的巷道掘進(jìn)中，巷道圍巖應(yīng)力的優(yōu)化和保護(hù)支撐是必不可少的，這就會(huì)造成斷面出現(xiàn)應(yīng)力不均的現(xiàn)象，為了可以使應(yīng)力得到分散，應(yīng)當(dāng)在實(shí)際過程中嚴(yán)格控制巷道斷面的形狀和尺寸。

3煤礦巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)在煤巷中的應(yīng)用

煤層巷道的掘進(jìn)多應(yīng)用綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)。其中，懸臂式掘進(jìn)機(jī)是最基礎(chǔ)也最重要的設(shè)備，其它設(shè)備還包括轉(zhuǎn)載機(jī)、錨桿鉆機(jī)等。在該技術(shù)下，掘進(jìn)機(jī)性能越好，那么掘進(jìn)工作效率就越高。很長(zhǎng)一段時(shí)間一來(lái)，我國(guó)煤層巷道的掘進(jìn)都存在掘進(jìn)機(jī)性能遠(yuǎn)超掘進(jìn)需求的情況，造成嚴(yán)重浪費(fèi)。為此我國(guó)自主研發(fā)了適合我國(guó)煤巷的懸臂式掘進(jìn)機(jī)，在保證作業(yè)效率的同時(shí)，避免了不必要的浪費(fèi)。

3.2 連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)技術(shù)在大斷面煤巷的應(yīng)用

大斷面煤巷由于其特殊性，需要利用連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行挖掘，同時(shí)針對(duì)其中的各個(gè)流程加以優(yōu)化，從而保證掘進(jìn)施工的有效性和安全性。連續(xù)采煤機(jī)本身具有極大的截割寬度，從而能夠?qū)⒓?、裝運(yùn)和運(yùn)走等工作合為一體，避免了常規(guī)掘進(jìn)作業(yè)中的繁瑣工序，從而可以有效減少大斷面對(duì)掘進(jìn)工作的影響。在大斷面煤巷中應(yīng)用連續(xù)采煤機(jī)挖掘技術(shù)時(shí)，可以采取分層掘進(jìn)，上下層分層作業(yè)的方法來(lái)優(yōu)化施工流程，并通過畫弧的方式來(lái)找出大圓半徑，以保證巷道成型。另外，對(duì)絞車提升和碴石運(yùn)輸同時(shí)進(jìn)行，可以有效節(jié)省大量時(shí)間，起到提高運(yùn)輸效率的作用。

3.3 錨注支護(hù)技術(shù)在軟巖動(dòng)壓巷道的應(yīng)用

在軟巖動(dòng)壓巷道中，可以在錨桿支護(hù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合注漿鞏固技術(shù)，從而形成全新的錨注支護(hù)技術(shù)。錨注支護(hù)技術(shù)將錨桿支護(hù)與注漿加固的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，能夠通過注漿來(lái)提高軟巖的整體強(qiáng)度，防止軟巖出現(xiàn)破碎等情況。然后，錨噴支護(hù)技術(shù)使得整個(gè)巖壁更加密實(shí)，從而防止錨桿的作用力全都集中在某一個(gè)點(diǎn)上而導(dǎo)致巖壁發(fā)生破壞。

3.4 全螺紋錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

全螺紋錨桿支護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵在于使用了全螺紋錨桿，從而有效改善錨桿支護(hù)技術(shù)中存在的問題。全螺紋錨桿與普通錨桿的最大區(qū)別在于其不需要二次加工緊固螺紋。這樣一來(lái)，全螺紋錨桿就有效避免了普通螺桿存在的桿體各部分強(qiáng)度不等問題，沒有薄弱截面。那么當(dāng)全螺紋錨桿在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)因側(cè)壓力的集中應(yīng)力而導(dǎo)致薄弱截面斷裂的情況。另外，全螺紋錨桿的生產(chǎn)成本較低，能夠廣泛應(yīng)用在各類巷道之中，更能根據(jù)巷道實(shí)際情況進(jìn)行截取，在節(jié)約了巷道支護(hù)成本的同時(shí)，簡(jiǎn)化了巷道支護(hù)工序，提高了巷道支護(hù)質(zhì)量。

3.5 沿空掘巷錨桿支護(hù)技術(shù)在深井全煤巷道的應(yīng)用

深井全煤巷道由于有著采深大的特點(diǎn)，故而常規(guī)錨桿支護(hù)技術(shù)難以滿足其需求，無(wú)法對(duì)巷道進(jìn)行有效支撐。因此，需要根據(jù)深井全煤巷道的實(shí)際情況，對(duì)錨桿支護(hù)技術(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化。其中最為重要的是確定并設(shè)計(jì)錨桿的預(yù)應(yīng)力，以滿足高采深下的巨大應(yīng)力要求。同時(shí)，采深過大也會(huì)導(dǎo)致圍巖受到的錨桿力增加，從而容易出現(xiàn)圍巖破壞的情況，需要合理使用鋼帶、金屬網(wǎng)等構(gòu)件來(lái)緩解圍巖受到的集中應(yīng)力，防止圍巖受力過大而產(chǎn)生破壞。

3.6永久性支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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。

結(jié)語(yǔ)

采礦工程作業(yè)環(huán)境本來(lái)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。

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