探析采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)應(yīng)用

楊瑞

（新疆哈巴河阿舍勒銅業(yè)股份有限公司，新疆 阿勒泰 836700）

目前，國家對于礦產(chǎn)資源的開發(fā)和生產(chǎn)具有嚴(yán)格的規(guī)定，其相關(guān)的巷道掘進(jìn)以及支護(hù)需要滿足規(guī)范和要求，這樣才能夠保證生產(chǎn)工人的安全。隨著我國現(xiàn)代化社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，創(chuàng)新采礦的范圍也在逐漸地?cái)U(kuò)大，采礦的方法也在逐漸地更新，在采礦過程中使用了相應(yīng)的支護(hù)、掘進(jìn)技術(shù)，能夠有效地提高開采環(huán)境的安全性。

1 采礦工程巷道掘進(jìn)的相關(guān)分析

1.1 采礦工程巷道掘進(jìn)的概念

在礦產(chǎn)資源開采的過程中，主要有以下幾種形式：第一，一體化開鑿方式。這一方式的使用效率比較高，在使用的過程中既可以實(shí)現(xiàn)開鑿工作的一體化，同時(shí)，也可以有效地保證施工環(huán)境的安全，提高開采的效率。第二，大斷面連續(xù)開鑿技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用會(huì)受到地理環(huán)境的影響，需要在特定的地勢環(huán)境中才能夠使用。第三，現(xiàn)代化的綜合機(jī)械掘進(jìn)方法。這個(gè)方法的使用會(huì)涉及大量的機(jī)械設(shè)備，從而有效地提高了開鑿的工作效率，對采礦技術(shù)人員的專業(yè)能力也帶來了一定的挑戰(zhàn)。

1.2 礦產(chǎn)資源開采技術(shù)條件

針對于礦產(chǎn)資源的開采需要一定的技術(shù)條件限制，其中主要涉及以下幾點(diǎn)：

1.2.1 地壓變化

這是針對巖石力學(xué)典型災(zāi)害監(jiān)測及其預(yù)警方面的內(nèi)容研究。隨著淺部資源開采結(jié)束，大部分有色金屬礦山面臨資源減少或枯竭的局面，許多礦山已逐漸轉(zhuǎn)入深部礦床的開采。隨著開采深度的增加，深部地應(yīng)力水平較高，明顯區(qū)別于淺部，開采擾動(dòng)造成礦、圍巖系統(tǒng)失穩(wěn)，從而誘發(fā)地壓災(zāi)害顯現(xiàn)的現(xiàn)象更為普遍、且更為強(qiáng)烈，造成人員傷亡與設(shè)備損壞的地壓事故可能性也相應(yīng)呈明顯上升趨勢。巖爆作為一種典型的地壓災(zāi)害宏觀顯現(xiàn)現(xiàn)象，是高地應(yīng)力條件下地下工程開挖過程中，造成部分礦、圍巖系統(tǒng)中應(yīng)力疊加，當(dāng)超過其彈性極限時(shí)，儲(chǔ)存于巖體中的彈性應(yīng)變能突然釋放，因而產(chǎn)生爆裂松脫、剝落、彈射甚至拋擲等現(xiàn)象；它可能造成人員傷亡、設(shè)備損壞，導(dǎo)致礦山開采效率降低、經(jīng)濟(jì)成本增加等，巖爆是深井礦床開采的重大安全問題。隨著開采已逐步向深部轉(zhuǎn)移，巖體處于高地應(yīng)力狀態(tài)，水平應(yīng)力對井巷和采場穩(wěn)定性影響顯著，礦、圍巖存在中等巖爆傾向性，開采強(qiáng)度大，地壓顯現(xiàn)。

針對地壓和巖爆危害問題：（1）提出開展微震監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場安裝與調(diào)試及震源定位試驗(yàn)研究；（2）實(shí)現(xiàn)地壓與巖爆活動(dòng)及開采現(xiàn)狀調(diào)查實(shí)時(shí)跟蹤分析；（3）實(shí)現(xiàn)地壓與巖爆危害孕育過程微震信息實(shí)時(shí)辨識與分析；（4）實(shí)現(xiàn)地壓與巖爆活動(dòng)震源定位及災(zāi)害預(yù)警技術(shù)研究，為礦山安全生產(chǎn)和科學(xué)管理提供依據(jù)和技術(shù)支撐。

1.2.2 巷道頂板

對于在礦產(chǎn)開采的過程中，部分巷道巖石結(jié)構(gòu)比較破碎。因此，根據(jù)分析巷道的斷面尺寸、巷道的服務(wù)年限和功能用途以及軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀這三個(gè)因素對巷道支護(hù)形式和參數(shù)選擇的影響。以巖體質(zhì)量RMR分級結(jié)果為基礎(chǔ)，基于巷道支護(hù)分級影響因素，修正RMR取值并修正巷道支護(hù)級別。

表1 按巷道支護(hù)分級影響因素修正RMR取值參照表

表2 修正的RMR指標(biāo)與巷道支護(hù)級別對應(yīng)關(guān)系

2 采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 選擇恰當(dāng)?shù)牟删蚍椒?/h3>

礦山開采過程中，二步驟充填體回采是一項(xiàng)重要的課題，爆破振動(dòng)不可避免的會(huì)對相鄰巷道，原巖頂板，充填體巷道及圍巖造成一定的影響；其中，對充填體造成的影響是最明顯的，因?yàn)槌涮铙w穩(wěn)固性系數(shù)f值遠(yuǎn)小于原巖的穩(wěn)固性系數(shù)。為減少爆破振動(dòng)對充填體影響，提出無爆破振動(dòng)在充填體掘進(jìn)中的應(yīng)用。

現(xiàn)以井下高程486～500m的礦體為例，486～500m需要在486m形成采場的底部結(jié)構(gòu)，486m掘進(jìn)巷道都在充填體中，可以采取人工爆破掘進(jìn)和無爆破振動(dòng)掘進(jìn)兩種方式，對這兩種掘進(jìn)方式進(jìn)行了分析對比。人工爆破掘進(jìn)的缺點(diǎn)：在充填體中人工爆破掘進(jìn)時(shí)，爆破振動(dòng)會(huì)對充填體巷道及圍巖造成很大程度的破壞，使得原本就不穩(wěn)固的巷道更加破碎，危險(xiǎn)系數(shù)增大。無爆破振動(dòng)掘進(jìn)，無爆破振動(dòng)掘進(jìn)可以減少對充填體巷道及圍巖的破壞，不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生炮振裂縫，保持了圍巖完整性，從而增大了圍巖自身的承載能力，進(jìn)而很大程度上提高了施工的安全性。

2.2 巷道的聯(lián)合支護(hù)方法

根據(jù)巷道的大小結(jié)構(gòu)耦合平衡支護(hù)原理表明，錨桿深入巷道圍巖形成錨固區(qū)，配合巷道周邊鋼帶以及鋼筋網(wǎng)形成支護(hù)的小結(jié)構(gòu)，在圍巖發(fā)生變形時(shí)起初步抵御變形的作用。在此基礎(chǔ)上配合錨索的使用，錨索深入圍巖深部，調(diào)動(dòng)深部圍巖承載能力與周圍巖體一起形成深部大的高強(qiáng)度承載結(jié)構(gòu)，在圍巖的變形過程中與錨桿形成的小結(jié)構(gòu)共同維護(hù)巷道的穩(wěn)定。

桁架錨索控制技術(shù)是將處于受壓狀態(tài)的巷道兩肩窩深部巖體作為錨固點(diǎn)和承載結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，采用高預(yù)拉力對拉并鎖緊兩根鋼絞線，直接作用于頂板淺部的圍巖，提供水平預(yù)應(yīng)力改善頂板的應(yīng)力狀態(tài)，強(qiáng)化低位巖體的力學(xué)性能和提高其抗變形性能，控制層狀頂板的不協(xié)調(diào)變形。

3 槽鋼式聯(lián)接器桁架支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）桁架錨索規(guī)格及布置方式：φ17.8mm×7000mm，1×7股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，鉆孔深度11.5m，鉆孔直徑60mm。桁架錨索底部跨度3000mm，距巷道幫部550mm，排距2m，錨索鉆孔與鉛垂線的夾角為30°。

（2）槽鋼采用高強(qiáng)度的A3鋼制成，長3500mm，寬100mm，厚度25mm。在槽鋼兩邊距端部250mm處焊接楔形鋼墊，后鉆取φ25mm、與鉛垂方向夾角30°的圓孔。

4 結(jié)語

在采礦工程實(shí)施的過程中，為了保證礦產(chǎn)資源開發(fā)生產(chǎn)工作的順利實(shí)施，就要采取相應(yīng)的巷道掘進(jìn)以及支護(hù)技術(shù)。這樣不僅能夠保證施工作業(yè)環(huán)境的安全，同時(shí)提高開采的效率，為我國礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用起到有效的促進(jìn)作用。