采礦工程施工技術(shù)應(yīng)用探究

李春風(fēng)

內(nèi)容摘要 隨著社會(huì)生產(chǎn)力水平的持續(xù)提高，采礦工程事業(yè)得以快速發(fā)展，對巷道掘進(jìn)及支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用提出了新的要求，必須立足采礦工程實(shí)際，采取先進(jìn)技術(shù)措施予以積極應(yīng)對?；诖?，文章介紹了巷道掘進(jìn)及支護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，分析了采礦工程巷道掘進(jìn)施工及支護(hù)技術(shù)中的存在問題，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分別從前探梁和液壓支柱等多個(gè)角度與方面，探討了采礦工程巷道掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)及巷道支護(hù)的應(yīng)用，望有助于采礦工程相關(guān)工作的實(shí)踐。

關(guān)鍵詞 采礦工程 巷道掘進(jìn) 支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

1 引言

當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展節(jié)奏持續(xù)加快，能源結(jié)構(gòu)趨于優(yōu)化，使采礦工程面臨著更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)與考驗(yàn)。在采礦工程中，巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)始終發(fā)揮著不可替代的重要角色，只有不斷強(qiáng)化其具體技術(shù)措施的應(yīng)用，才能保障采礦工程安全順利地實(shí)施，提高采礦工程整體實(shí)施效果。

2 巷道掘進(jìn)及支護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)今社會(huì)，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新時(shí)代，能源需求量持續(xù)提高，能源結(jié)構(gòu)趨于優(yōu)化，各類新型能源相繼問世，在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展中扮演著關(guān)鍵角色。在此背景下，采礦工程面臨著新形勢與新任務(wù)，必須通過采用新工藝與新技術(shù)，強(qiáng)化巷道支護(hù)效果，提高巷道掘進(jìn)施工效率，促進(jìn)采礦工程事業(yè)有序發(fā)展。長期以來，國家有關(guān)部門高度重視采礦工程巷道掘進(jìn)及支護(hù)施工，相繼制定并推行了一系列規(guī)范化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在采礦巷道掘進(jìn)與支護(hù)方面取得了一系列重大科研成果，在采礦工程中積累了豐富而寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為持續(xù)不斷保持礦產(chǎn)能源供應(yīng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。盡管如此，在內(nèi)外部各項(xiàng)要素的影響作用下，我國當(dāng)前采礦巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)與世界先進(jìn)國家相比，依舊存在顯著差距，地質(zhì)監(jiān)測、支護(hù)設(shè)計(jì)、材料選用、安全評價(jià)等方面還存在諸多薄弱環(huán)節(jié)，必須客觀審視，區(qū)別對待。因此，在當(dāng)前形勢下，扎實(shí)做好采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)工作，具有極為深刻的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

3 采礦工程巷道掘進(jìn)施工支護(hù)技術(shù)中存在的問題

3.1 掘進(jìn)施工工藝不合理

縱觀當(dāng)前采礦工程實(shí)際，普遍存在著巷道掘進(jìn)施工工藝欠科學(xué)等問題，重點(diǎn)表現(xiàn)為：對巖體應(yīng)力考慮不充分、對鉆爆法依賴程度較高且藥量控制不當(dāng)、鉆爆點(diǎn)布局不合理、錨噴支護(hù)系統(tǒng)性不夠等。

3.2 地質(zhì)構(gòu)造存在異常的問題

不同的采礦工程所處區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造存在著顯著的差異，合理分析地質(zhì)構(gòu)造有利于提高巷道掘進(jìn)及支護(hù)效果。實(shí)踐表明，部分巷道掘進(jìn)施工方案忽視了地質(zhì)構(gòu)造問題，對采礦工程所處區(qū)域地質(zhì)條件缺乏宏觀統(tǒng)籌考量，當(dāng)掘進(jìn)遇到褶皺、斷層等構(gòu)造時(shí)，則掘進(jìn)難度系數(shù)明顯提高，影響了巷道掘進(jìn)進(jìn)度，且容易出現(xiàn)坍塌或垮落等問題，降低掘進(jìn)施工安全性[2]。

3.3 安全技術(shù)不足

部分采礦工程圍巖結(jié)構(gòu)可靠性不足，尤其是軟弱圍巖結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，增加了巷道掘進(jìn)與支護(hù)難度，對安全技術(shù)具有更高的要求。從當(dāng)前安全技術(shù)現(xiàn)狀來看，掘進(jìn)巷道頂板下沉、底臌、兩幫變形現(xiàn)象不同程度存在，巷道支護(hù)安全監(jiān)測與評估不夠充分，導(dǎo)致頂板脫落與裂縫問題頻發(fā)，嚴(yán)重情況下會(huì)威脅一線采礦人員生命安全，無法滿足高強(qiáng)度、連續(xù)性的巷道掘進(jìn)施工需求。

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

4.1 瓦斯排放

瓦斯是種無色無味的氣體，擴(kuò)散能力強(qiáng)，當(dāng)單位空間內(nèi)的含量達(dá)到一定濃度時(shí)，會(huì)造成空間缺氧，易引發(fā)燃燒或爆炸，因此，控制瓦斯排放是采礦工程巷道掘進(jìn)技術(shù)的關(guān)鍵。要采取有效通風(fēng)措施，提高礦井通風(fēng)效果，將掘進(jìn)面游離出來的瓦斯氣體及時(shí)排出，防止其因積聚而造成的濃度驟增，降低危險(xiǎn)系數(shù)。同時(shí)，要采取精密儀器設(shè)備，對巷道中的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)測，及時(shí)分析研判處理瓦斯?jié)舛犬惓栴}[3]。

4.2 通風(fēng)防塵

采礦掘進(jìn)中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，既會(huì)導(dǎo)致施工環(huán)境能見度降低，使施工環(huán)境變得惡劣，也不利于一線施工人員的人身健康，必須從巷道客觀實(shí)際情況出發(fā)，采取行之有效的通風(fēng)防塵措施，降低粉塵系數(shù)與含量[4]。要根據(jù)巷道風(fēng)壓、風(fēng)量基本需求，配置性能工況條件良好的通風(fēng)設(shè)備，并保證設(shè)備數(shù)量足夠、分布科學(xué)，對于粉塵相對集中的區(qū)域，要予以重點(diǎn)配置。除通風(fēng)設(shè)備，還要在巷道中設(shè)置高效防塵系統(tǒng)，優(yōu)化降塵防塵效果。

4.3 光面爆破

光面爆破技術(shù)是采礦工程巷道掘進(jìn)中的典型技術(shù)方法，實(shí)施前需事先嚴(yán)格擇定爆破參數(shù)。根據(jù)爆破方式的不同，可細(xì)化分為修邊法、預(yù)裂法等多種不同類型，不同的光面爆破方法對裝藥量、爆破孔布置、爆破力度等要求不同，須結(jié)合巷道實(shí)際進(jìn)行綜合計(jì)算，并進(jìn)行特定試驗(yàn)，在試驗(yàn)結(jié)果符合工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)后，方可進(jìn)行正式爆破，以充分保證爆破效果，減小巷道掘進(jìn)安全事故發(fā)生的概率。

5 采礦工程巷道支護(hù)應(yīng)用探討

5.1 前探梁和液壓支柱

前探梁和液壓支柱是采礦工程巷道支護(hù)的重要技術(shù)方法。在以往的前探梁支護(hù)中，由于缺乏重視，導(dǎo)致前探梁支護(hù)效果不甚理想，穩(wěn)定性嚴(yán)重不足，關(guān)鍵情形下無法起到應(yīng)有的支護(hù)作用。對此，可在前探梁結(jié)構(gòu)中增設(shè)吊掛，對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行矯正強(qiáng)化，改變傳統(tǒng)前探梁存在的顯著不足，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，更好地發(fā)揮巷道支護(hù)作用。要合理掌握前探梁距離，優(yōu)化調(diào)整巷道支護(hù)布局?jǐn)?shù)據(jù)參數(shù)，清理影響前探梁和液壓支護(hù)的巷道雜物，為前探梁的平行位移營造良好條件。在實(shí)施放炮操作前，要將支柱掛在頂梁上，并利用水平銷軸進(jìn)行固定連接，提高巷道支護(hù)能力，保證頂梁牢靠。

5.2 預(yù)制鋼筋砼支架

預(yù)制鋼筋混凝土支架主要是通過將混凝土加工成為具有特定支護(hù)性能的支架，配置在礦井巷道中，提高梁柱接口的連接效果，傳導(dǎo)支護(hù)強(qiáng)度與壓力。這種支護(hù)技術(shù)預(yù)制操作簡便易行，經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)，可在短時(shí)間內(nèi)完成更多巷道的支護(hù)任務(wù)，但鋼筋混凝土支架相對笨重，需要大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)架設(shè)，且伸縮性與延展性相對較弱。在預(yù)制鋼筋混凝土支架支護(hù)中，需要合理分布吊掛前探支架，并確保支架強(qiáng)度與剛度。

5.3 錨桿支護(hù)技術(shù)

隨著采礦工程支護(hù)需求的提高，各類更高性能、更高支護(hù)能力的支護(hù)技術(shù)陸續(xù)問世，為實(shí)施巷道支護(hù)提供了更為豐富的支護(hù)技術(shù)手段，錨桿支護(hù)技術(shù)便是其中之一。從誕生至今，錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大，在錨桿加固特定的支撐下，進(jìn)一步改善了巷道內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使巷道圍巖強(qiáng)度持續(xù)提高，即便是在軟弱圍巖環(huán)境下，依舊能夠體現(xiàn)出理想的巷道支護(hù)性能。由于采礦工程巷道實(shí)際情況不一，錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用過程有所區(qū)別，重點(diǎn)表現(xiàn)在對錨桿具體指數(shù)的設(shè)計(jì)與調(diào)整方面。

5.4 軟巖回采巷道支護(hù)

軟巖回采是采礦工程的常見工作條件之一，由于其特殊性較強(qiáng)，必須進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)，重點(diǎn)針對軟弱區(qū)域進(jìn)行集中支護(hù)操作，改變巷道軟巖環(huán)境，提高巖體支撐能力。受地形地質(zhì)等外界環(huán)境的影響，部分采礦工程的軟巖回采巷道需進(jìn)行重復(fù)支護(hù)。在此基礎(chǔ)上，要增設(shè)支護(hù)網(wǎng)的柔性，當(dāng)軟巖環(huán)境發(fā)生顯著變化時(shí)，可第一時(shí)間化解巖體結(jié)構(gòu)壓力，防止巖石破損與墜落，提高巷道支護(hù)安全系數(shù)，促進(jìn)巷道掘進(jìn)施工安全進(jìn)行。

6 結(jié)語

綜上所述，受工藝技術(shù)、管理模式、行為理念等方面的影響，采礦工程巷道掘進(jìn)及支護(hù)技術(shù)應(yīng)用中依舊存在著多方面的缺陷與不足，制約著采礦工程整體效率的優(yōu)化提升。因此，技術(shù)人員應(yīng)該從采礦工程的客觀實(shí)際需求出發(fā)，充分遵循巷道掘進(jìn)及支護(hù)技術(shù)的基本應(yīng)用規(guī)律，創(chuàng)新技術(shù)方法流程，強(qiáng)化掘進(jìn)與支護(hù)效果，為提高采礦工程安全性與穩(wěn)定性構(gòu)建可靠屏障。

（作者系冀中能源股份有限公司章村礦 工程師）

【參考文獻(xiàn)】

[1]尹賢剛，諶立勇，鄭云.現(xiàn)代化采礦工程中超前支護(hù)的具體應(yīng)用方法研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2019，32（5）：160-162.

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