采礦工程中超前支護(hù)的合理運用探究

李文平

摘 要：近年來，隨著工業(yè)的高速發(fā)展，煤礦作為主要的礦石資源被人們廣泛利用，間接促進(jìn)了采礦工業(yè)的快速發(fā)展。在采礦過程中的各個環(huán)節(jié)中，保障采礦工人的安全是首要任務(wù)，超前支護(hù)目前已被廣泛采用，有效地保證了采礦工人在作業(yè)中的安全。本文從超前支護(hù)的概念出發(fā)，闡述了超前支護(hù)作為安全防護(hù)手段在采礦工程中的應(yīng)用，對其進(jìn)行合理探究。

關(guān)鍵詞：采礦工程;超前支護(hù);合理運用

1 引言

采礦工程在運作過程中會遇到各種各樣的地形，因此必須采取科學(xué)安全的防護(hù)手段來保證采礦工人的安全。超前支護(hù)作為有效減少工人所欲風(fēng)險的防范措施被廣泛應(yīng)用于采礦工作中，例如巷道掘進(jìn)作業(yè)、礦產(chǎn)回收等工程，降低了安全事故發(fā)生的可能性，保障了采礦工程的實施，在現(xiàn)實作業(yè)中具有很重要的意義。

2 超前支護(hù)技術(shù)概述

2.1 超前支護(hù)簡介

超前支護(hù)是一種科學(xué)的建筑開采學(xué)所應(yīng)用的方法，為了保障采礦工程的開挖工作面的穩(wěn)定，工程師采用的超前于掌子面開挖的一種輔助措施。采礦作業(yè)中穿越破碎圍巖時，巷道掘進(jìn)會帶來較大的圍巖變形。若前期支護(hù)工作不到位，變形會超過安全范圍，造成塌方，對工人的生命安全帶來危險。超前支護(hù)作為安全性極高的防范措施，能有效控制圍巖的變形程度，保障工人在礦道內(nèi)安全施工。

2.2 超前支護(hù)的方式

超前支護(hù)在實際應(yīng)用中一般有3種方式：①利用長3～ 5m的錨桿對礦道前方松散巖石進(jìn)行固定，工作人員使用工具將鋼管釘入巖石之中，對巖石進(jìn)行物理加固;②對施工巷道頂棚進(jìn)行固定，使用鋼支架等硬性材料通過循環(huán)固定，在施工范圍內(nèi)形成穩(wěn)固的頂棚加固裝置;③向松散的巖石中注入泥漿，利用泥漿的固定性，將松散巖石粘合在一起，達(dá)到穩(wěn)固礦道的效果，需提前計算好泥漿的凝固時間和用量，否則會提高風(fēng)險。

3 采礦工程中超前支護(hù)的應(yīng)用

3.1 挖掘過程中的應(yīng)用

由于某部分礦產(chǎn)量達(dá)不到預(yù)期，或者開采過程中無法找到礦石縫，導(dǎo)致礦石的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益較低，在道路開采結(jié)束后也需要開采礦產(chǎn)資源。由于礦道開采過程中的爆破和人為破壞，前方開采的破損程度各不相同，開采難度也會隨著深入而增加，可能會造成大面積的塌方、瓦斯泄露事件，使開采人員難以按照預(yù)期計劃進(jìn)行施工[1]。因此，為了施工隊員的安全，分析組人員應(yīng)準(zhǔn)確地對礦山的位置分布和周圍的環(huán)境進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的分析，最大限度的保障開采工作的順利實施。然后，根據(jù)礦山分析組提供的數(shù)據(jù)，合理安排超前支護(hù)的使用位置和使用方式，以便對開采的礦道進(jìn)行物理加固。

3.2 巷道掘進(jìn)中的應(yīng)用

在施工過程中，隨著開采位置的不斷變化、開采程度不斷深入，巷道的支護(hù)難度也在逐步遞增。巷道經(jīng)過多次爆破和人力或器械碾壓作用下，承重能力大幅度下降。在巷道掘進(jìn)的過程中，許多單位對安全預(yù)防工作做的并不到位，就目前采礦施工考察結(jié)果來看，小部分巷道因預(yù)防工作不理想，導(dǎo)致最終出現(xiàn)塌方的結(jié)果，造成了經(jīng)濟(jì)損失，如果發(fā)生在巷道施工后期，則會影響到工人的施工安全。

針對巷道掘進(jìn)的問題，如何提高掘進(jìn)效率是解決的根本途徑。在巷道內(nèi)進(jìn)行超前支護(hù)的保障措施，能有效降低塌方的可能性。保證巷道掘進(jìn)的高效性需引入機(jī)械化臨時支護(hù)方式，結(jié)合實際施工的情況下，可以采用懸臂型縱軸掘進(jìn)機(jī)器，提高巷道的掘進(jìn)效率。懸臂型縱軸掘進(jìn)機(jī)結(jié)合超前支護(hù)形式形成了高效、安全的機(jī)載式臨時支護(hù)裝置，該裝置可以有效的對施工巷道頂棚進(jìn)行固定，為下一階段的掘進(jìn)提供技術(shù)支持，提高了掘進(jìn)效率，節(jié)省了勞動力。

3.3 礦產(chǎn)回采中的應(yīng)用

作為采礦的重要流程之一，科學(xué)合理地進(jìn)行礦產(chǎn)回采，能夠有效的對首采中遺留下來的高質(zhì)量礦石進(jìn)行回收和利用，為企業(yè)帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。但是，礦產(chǎn)回采所存在的安全問題極為嚴(yán)重，由于受到采動影響和人為破壞的原因，巷道上方巖體出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，如何保障回采人員的安全已成為礦產(chǎn)回采的首要任務(wù)。所以，需要對進(jìn)行礦產(chǎn)回采的礦區(qū)采用超前支護(hù)進(jìn)行穩(wěn)固，對采礦工作提供安全措施。

大部分企業(yè)進(jìn)行礦產(chǎn)回采采用長臂后退式，利用機(jī)器作業(yè)對礦石進(jìn)行采集。比較常見的回采方式有以下兩種：

①沿著相鄰采空區(qū)進(jìn)行回采，對礦石的收集比較有利，但對施工來說，安全性大不如前，已經(jīng)開采過的部分必然會受到損壞，回采過程中很大程度上在后續(xù)不斷的壓力下會導(dǎo)致坍塌。此種方式作業(yè)時，需保證5m左右的煤柱[3];

②沿著兩個廢棄礦場的連接柱進(jìn)行回采施工，此方法雖然開采盲點較多，導(dǎo)致最終的經(jīng)濟(jì)收益達(dá)不到預(yù)期，但是該種方法與超前支護(hù)具有較高的結(jié)合性，使安全性大幅提升，被企業(yè)廣泛使用。使用兩個支架作為底部支撐，并且將左右兩架合并為一組，兩架之間的頂梁和底座通過千斤頂鏈進(jìn)行連接，由前后兩節(jié)組成，相互輔助，逐步前移進(jìn)行作業(yè)。由此種形式具有牢固性高的優(yōu)點，提高了超前支護(hù)的安全性，這種方法也節(jié)省空間，最大支撐高度在3.5m，寬度在3m，開采人員的工作空間得到了擴(kuò)大，有利于人員來回穿行和礦石的運輸。同時，也有頂板完全封閉、支架兩側(cè)較寬、操作方便、利于人員移動和礦石運輸?shù)葍?yōu)點，可為企業(yè)減少一部分必要的勞動力和財力，被企業(yè)廣泛應(yīng)用。

3.4 石門揭煤中的應(yīng)用

石門揭煤是指進(jìn)行巷道掘進(jìn)時，遇到煤層時，需要進(jìn)行揭露煤層的過程，存在一定的困難性。在國內(nèi)大部分的礦產(chǎn)開采過程中，安全事故主要就集中在石門揭煤階段，是采礦工程的重要安全問題。石門揭煤會影響頂板的安全，嚴(yán)重的會導(dǎo)致掉頂?shù)陌l(fā)生，引發(fā)連片煤層塌落，甚至?xí)l(fā)煤灰與瓦斯事故，給工程和開采技術(shù)人員帶來安全隱患，嚴(yán)重影響施工的進(jìn)行。為了避免因石門揭煤導(dǎo)致的安全事故，將超前支護(hù)應(yīng)用在石門揭煤過程中，能有效地降低施工風(fēng)險，對工人的安全有所保障。

針對超前支護(hù)在石門揭煤具體應(yīng)用分析，工作人員應(yīng)在見到礦產(chǎn)之前2m處打孔，每個孔之間相距30cm，深度控制在1.7m左右，在每個孔中插入鋼制管，根據(jù)其地理位置和礦產(chǎn)的相關(guān)特性，工作人員對鋼管的長度、直徑可進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。例如，山東開源煤礦企業(yè)在揭煤層時，煤段低吊頂情況比較嚴(yán)重，在4m左右，利用正常的架棚前探梁不能有效的控制超前吊頂。針對這種情況，可以用超前支護(hù)進(jìn)行處理，煤礦前2m超前打眼，深度控制在1.7m，均勻散布在巷道附近。每個眼內(nèi)插入一根長約3m的鋼管，進(jìn)行超前護(hù)頂處理。在每次需要進(jìn)行炮擊前都要進(jìn)行一次處理措施，將炮眼的深度控制在支護(hù)眼深度以下。實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)礦石種類和實際情況，合理地對鋼管材質(zhì)、鋼管間的距離等因素進(jìn)行調(diào)整，提高穩(wěn)定性，保障施工作業(yè)的安全。

4 超前支護(hù)的經(jīng)濟(jì)效益

超前支護(hù)作為有效提高施工安全性的措施被廣泛使用，保證了無數(shù)工程的順利實施，為企業(yè)創(chuàng)造了大量的經(jīng)濟(jì)效益，同時也穩(wěn)定了使工人對待工作的心態(tài)，具有無形的企業(yè)價值。采礦工作與其他工作相比，危險性較高，因此必須做好保障施工安全的措施，通過實際操作保證工程的實施，對煤礦企業(yè)和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有積極的推動作用。而企業(yè)為了達(dá)到預(yù)期效果，也會加強(qiáng)對超前支護(hù)技術(shù)的研究，間接地促進(jìn)了超前支護(hù)技術(shù)的發(fā)展。

5 結(jié)束語

采礦企業(yè)在為社會提供能源的同時，也推動了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而作為采礦企業(yè)中的工人，安全永遠(yuǎn)應(yīng)被排在首位。超前支護(hù)作為安全防護(hù)手段是施工的必要措施，企業(yè)必須在保證工人安全的前提下安排施工作業(yè)，并且充分認(rèn)識到超前支護(hù)的重要性，重視超前支護(hù)技術(shù)的研究，降低支護(hù)手段的操作難度，最大限度的利用超前支護(hù)技術(shù)對施工提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹賢剛，諶立勇，鄭云.超前支護(hù)在采礦工程中的應(yīng)用研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2012（5）：60-62.

[2]王艷軍.超前支護(hù)在采礦中的應(yīng)用效果分析[J].山東煤礦科技，2015，05：120.

[3]高奇強(qiáng).超前支護(hù)在采礦工程中的應(yīng)用探析[J].能源與節(jié)能，2017（11）：183-184.