采礦工程巷道掘進和支護技術的應用

朱淑雷

【摘 要】采礦工程作業(yè)中巷道掘進面臨極大的風險挑戰(zhàn)，合理選擇想到掘進工藝與支護技術是保證采礦工程順利實施的關鍵所在。下面文章主要對采礦工程巷道掘進與支護技術的應用展開探討。

【關鍵詞】采礦工程；巷道掘進；支護技術；巷道支護

隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展速度不斷加快，人們的日常生活以及工業(yè)的生產(chǎn)方面，對煤炭資源的需求量越來越高，采礦開采單位為了有效提高采礦資源的開采效率，需要對采礦開采過程當中對各種不同類型的地質(zhì)條件進行掘進和開發(fā)。在采礦巷道的掘進施工當中，很多先進的掘進技術被運用其中。但是實際的工作效果仍然存在一定的問題。在保證經(jīng)濟成本投入合理的情況下，需要對巖石巷道進行高效化的掘進和開采，保證巖石巷道掘進技術發(fā)揮出最大的效能，為煤炭企業(yè)的長遠發(fā)展提供推動力。

一、采礦工程巷道掘進技術分析

1.1掘錨融合化掘進工藝

為了在采礦巷道建設中的掘進施工能夠更加快捷化和安全性，所以應當對掘錨機構掘錨融合型的掘進工藝展開系統(tǒng)化的分析，這樣就能使得錨桿支護工藝技術能夠更好地滿足當前采礦生產(chǎn)的現(xiàn)實需要。為了確保掘錨裝備實現(xiàn)高功效和高負荷的采礦作業(yè)要求，應該對達到懸臂型掘進裝備進行持續(xù)優(yōu)化，對連續(xù)型采煤機械操作技術持續(xù)完善。這種掘錨施工裝置將支護過程和掘進過程兩項工作內(nèi)容有機地融合在一起，使得支護裝備和掘進裝備兩者的調(diào)換時間縮短了，在采礦生產(chǎn)企業(yè)同一臺施工裝備將實現(xiàn)兩項作業(yè)，就是支護和掘進作業(yè)過程。當前時期，采礦生產(chǎn)中應用的掘錨裝置的結構模式主要有兩種，第一種是懸臂型掘進機，掘錨機組是機載錨桿式。第二種是基礎型的掘錨裝置，主要是可以連續(xù)型的采錨機來頂替。

1.2鉆爆法掘進技術

鉆爆掘進技術，使用的是風動鑿巖機和裝巖機來進行掘進操作，在裝運和開采過程當中使用的是兩種配套掘進方法。這種掘進方法采用的是重型側卸式裝卸機和裝巖機來進行轉載，在運輸過程當中通過礦車和膠帶輸送機來進行運輸，該掘進方式在我國一些大型的采礦巖石巷道當中的使用較多，盡管具有較強的靈活性以及適應性，但是在實際的工作過程當中，由于施工操作人員的工作強度較大，并且會存在一定的安全風險，在運輸和掘進過程當中，整個操作流程比較復雜，需要多方面的輔助工作來加以保障，所以說當前只有30%左右的采礦開采企業(yè)使用這種掘進方式[1]。

1.3 U型鋼支護技術

掘進過程中的巷道受高應力影響發(fā)生變形，通過加裝金屬支架抵抗高應力的影響，U型鋼技術要求金屬支架具有很強的伸縮性，隨時抵抗高應力的影響，充分發(fā)揮支護作用，在圍巖發(fā)生變形后可以起到很好的支護作用，但無法圍巖變形前提前支護。

二、存在的問題

2.1掘進施工工藝不合理

我國采礦行業(yè)在發(fā)展的過程中，積累了大量的采礦巷道掘進施工的經(jīng)驗，鉆爆法是目前主要的掘進方法，效率較低，對巖體的影響也較大。巷道支護主要采用錨噴支護的方法，支護雖然有效單施工質(zhì)量較低。在采用鉆爆法進行巷道掘進的過程中，如果藥量沒有合理控制，或位置不當，往往會早晨巷道的支護效果大大降低，而這也正是鉆爆法應用的難點。

2.2巷道圍巖強度因素

巷道的穩(wěn)定性與圍巖強度息息相關，為了可以形成對巷道的良好支護和支撐，需要經(jīng)過勘察并結合圍巖強度進行支護技術的合理采用。如果圍巖強度可以在錨桿支撐下，實現(xiàn)了自身強度的提高，那么可以進一步加大保護支撐力。圍巖勘察的過程中，主要針對地質(zhì)應力的承載能力進行了解和分析。承載能力的高低與頂板位移的大小有著直接關系，承載性能強，當?shù)刭|(zhì)應力增加的情況下，會降低頂板位移的大小，發(fā)揮相應的保護和支撐效應。所以，采礦項目中的巷道掘進施工中，需要關注圍巖強度提高支護有效性和掘進安全性[2]。

2.3采礦井下地質(zhì)環(huán)境的影響

巷道圍巖的構造同樣可以影響支護的穩(wěn)固性。當?shù)刭|(zhì)情況很好時，可以減少支架的數(shù)量，同時可以在很大程度上提高采煤的速度。對于地質(zhì)條件復雜巷道，要增加支架的數(shù)量，雖然降低了采煤速度，但是保障了工人的安全。由于井下支護不力或者井下圍巖條件較差會導致發(fā)生頂板塌方，我國每年由于由此引發(fā)的事故占采礦事故的80%左右。

三、采礦井下巷道掘進中支護技術的應用

3.1確定巖石性質(zhì)做好施工準備

在采礦井下巷道掘進中，施工人員必須先確定巖石性質(zhì)，對巖石性質(zhì)進行分析與研究，對支護方案進行改進與完善。施工方應與勘測方建立合作關系，由勘測企業(yè)對該區(qū)域巖石性質(zhì)、成分、結構等進行深入而細致的探測，并得出相應的巖石性質(zhì)調(diào)查報告。施工人員需根據(jù)巖石性質(zhì)調(diào)查報告來選擇合適的支護方案，并對可能出現(xiàn)的危險情況進行規(guī)避，從而為巷道掘進支護保駕護航。施工者必須依照巷道實況選用巷道支護技術，提升支護結構承載性能，這樣才可滿足具體的支護要求。同時，設計人員需親身到現(xiàn)場進行勘測，獲取有價值的信息，而后編寫巷道掘進施工設計方案，明確支護技術與支護結構。無論何種支護，都要確保巷道表面光滑、平整，且選擇光面爆破，將錨噴作為重要輔助技術。

3.2選擇合理的支護形式

根據(jù)圍巖和支護工作的關系不同，煤礦巷道支護形式也有所不同，作用力和作用方向都是支護工作對圍巖的影響因素。在進行頂板支護的設計之前，需要相關設計人員充分的了解礦井內(nèi)部的地質(zhì)條件，選擇科學合理的支護設計方案，避免由于設計問題造成支護架失效。根據(jù)頂板的實際情況進行支護結構的設計，一般建議采用多元支護技術進行巷道支護。對于較為平整的巷道頂板，可以采用永久支護，保障支護穩(wěn)定性，降低破碎程度；而對于較為破碎的巷道或軟巖巷道，則需在超前支護穩(wěn)定后進一步實施永久支護，提高穩(wěn)定性，確保作業(yè)安全[3]。

3.3加強巷道頂板的承載能力

進行巷道掘進施工時需要做好準備工作，主要包括2個方面，第一是根據(jù)相關資料確定適宜的支護方式并制定安全技術措施；第二是合理選擇支護材料并根據(jù)實際情況隨時進行調(diào)整，嚴格遵循作業(yè)規(guī)程。在這一過程中，要根據(jù)圍巖應力及支撐壓力的分布來確定巷道開挖的合理時間及位置。進行巷道挖掘時，當側向的頂板停止運動，老頂觸矸之后，結構達到穩(wěn)定，繼續(xù)開挖不會對其造成影響。一般來說，在工作面后面50m左右的方向上，頂板的側向支撐壓力會在60天之后達到穩(wěn)定狀態(tài)，那么巷道挖掘的時候沿空掘巷的時間要大于60天。還有另外一種技術，是要準確掌握巷道開掘的具體位置，如果把大煤柱及有煤柱互巷的位置作為掘巷點，那么巷道對圍巖的壓力就比較大，造成維護不方便。那如果在沿空掘巷留有小煤柱的位置進行掘巷，就會使高側向壓力的煤側因壓力過大而嚴重變形，或者使得煤柱破碎以致無法維護巷道。若選擇完全沿空掘巷的位置開掘，圍壓壓力少便于維護，是比較好的掘進方案，但是應該防止有毒有害氣體的溢入。

四、結語

綜上述所，采礦進行開采的過程中，在極大程度上受到井下復雜地質(zhì)條件的影響，這些復雜的地質(zhì)條件，比如斷層和褶皺等很容易使圍巖彎曲變形，進行礦井的深部巷道挖掘時，傳統(tǒng)支護技術存在很多缺點和不足，使得支護無法滿足實際需求，因此要進一步研究新的、適合當前實際情況的新型支護技術。另外，采礦在選擇支護方式時應當依據(jù)自身圍巖的實際情況來進行，保證采礦工程巷道掘進安全。

【參考文獻】

[1]趙鳳巖.煤礦巷道掘進施工與支護技術[J].能源與節(jié)能，2017（12）.

[2]陳江平.關于煤礦巷道掘進施工與支護技術的探討[J].科技與企業(yè)，2015（14）.

[3]魏永福，李震.煤礦巷道掘進施工的影響因素及關鍵技術[J].科技經(jīng)濟導刊，2016（32）.