采礦工程巷道掘進和支護應(yīng)用分析

馮江兵

（山西忻州神達南岔煤業(yè)有限公司，山西 忻州 036700）

引言

在現(xiàn)代化發(fā)展的背景下，我國采礦行業(yè)要想進一步鞏固市場地位，就應(yīng)該嚴格保證各項施工技術(shù)實施的安全性。基于此，在采礦巷道施工中，需綜合考慮地質(zhì)構(gòu)造、圍巖強度、粉塵雜質(zhì)等方面條件，制訂合理的掘進與支護方案，并結(jié)合工程實際選擇合理的支護形式，在保障采礦質(zhì)量和效率的同時，還能做到防患于未然，從根源上杜絕安全事故，以推動采礦行業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益目標的共同實現(xiàn)。

1 影響采礦工程巷道掘進及支護的因素

1.1 巷道圍巖強度

巷道圍巖強度直接關(guān)系到巷道整體的穩(wěn)定性。為了進一步保證巷道支護施工效果，支護人員需對巖層構(gòu)造、巖層厚度及圍巖易變形狀況進行勘察，結(jié)合勘察結(jié)果選擇合理的掘進和支護技術(shù)。同時，圍巖強度還直接關(guān)系到頂板位移變化情況，這二者之間呈反比關(guān)系，即圍巖強度越大，頂板位移變化值就越小，此種狀況說明頂板不易發(fā)生變形問題，整體穩(wěn)定性良好。因此，支護人員在具體施工中，應(yīng)加強對巷道圍巖強度的重視，以保證巷道支護質(zhì)量[1]。

1.2 地應(yīng)力

在采礦作業(yè)中，若地應(yīng)力控制不到位，則會造成巖體位移值增加，當數(shù)值增加到一定程度時，支撐物的支護強度也會受到影響。在這種情況下，可能會引起圍巖變形坍塌、巖層斷裂等安全事故。針對這一問題，支護人員在實際施工中應(yīng)嚴格保證施工技術(shù)、施工工藝的合理性，以構(gòu)建可行、有效的支撐體系，從而保障采礦作業(yè)的順利開展。

1.3 巷道斷面

在巷道掘進與支護施工中，支護人員應(yīng)采取措施對巷道圍巖應(yīng)力進行改進，避免出現(xiàn)應(yīng)力高度集中的現(xiàn)象。因此，支護人員需考慮到巷道斷面的形狀，以此優(yōu)化圍巖應(yīng)力不均的問題，保障支護施工安全。

2 采礦工程巷道中常見的支護形式

支護技術(shù)是采礦工程巷道施工中的重要技術(shù)之一，有利于保障采礦作業(yè)的安全、高效進行。在采礦工程中，需結(jié)合圍巖的實際構(gòu)造及巖層穩(wěn)定性選擇合理的支護形式。常見的支護形式如下：

1）支架支護。這一支護形式的支護力主要作用于圍巖外層。

2）錨桿支護。這是一種可同時作用于圍巖內(nèi)層和外層的支護形式，支護力對于增強圍巖的整體強度具有重要意義。在支護技術(shù)實施的過程中，需組織人員對地質(zhì)勘察、設(shè)備選擇及技術(shù)實施路線等進行討論，同時在錨桿支護施工完成后，還應(yīng)對其展開質(zhì)量評估工作，以保障支護施工的順利進行。

3）注漿加固。由于圍巖性質(zhì)存在較大的差別，在對圍巖進行支護時，需要考慮到圍巖的作用力大小及其方向，而注漿加固的支護形式即可利用圍巖的力學性質(zhì)來達到這一目標，同時可以改變巖體構(gòu)成，有利于增強圍巖強度。

綜上，在外界作用力的影響下，圍巖強度會發(fā)生一定的變化，可以通過控制應(yīng)力下降區(qū)的方式改變圍巖應(yīng)力不均的狀態(tài)，同時可以結(jié)合圍巖強度選擇支護類型，以此保證支護效果，切實推動采礦工程掘進與支護施工的順利進行。

3 采礦工程巷道掘進支護技術(shù)及要點

3.1 吊環(huán)式前探梁支護技術(shù)

該支護技術(shù)的主要架構(gòu)組成就是三根懸掛的前伸支架，首先測量出礦井巷道的中軸線，并在中軸線設(shè)置一根支架，另外兩根支架設(shè)置在距離中間支架100 cm處，同時為了保證支架的穩(wěn)固性，需對支架采取加固措施。在吊環(huán)式前探梁支護技術(shù)運用過程中，前探梁需要采用吊環(huán)輔以固定，并采用11號礦用工字鋼材，以保證吊環(huán)的強度符合施工標準。在錨桿施工中需要設(shè)置標準的絲扣，并將全部吊環(huán)安裝在絲扣上，此舉有利于提高采礦工程巷道掘進支護的施工效果。

3.2 吊鏈式前探梁支護技術(shù)

和吊環(huán)式前探梁支護技術(shù)結(jié)構(gòu)類似，吊鏈式前探梁支護技術(shù)的主要架構(gòu)組成是三根吊鏈式的前探梁，首先測量出巷道的中軸線，并在中軸線設(shè)置一根吊鏈式前探梁[2]，另外兩根吊鏈設(shè)置在距離中間吊鏈100 cm處，同樣利用吊環(huán)對整個結(jié)構(gòu)進行支護處理。另外，在實施吊鏈式前探梁支護技術(shù)時，需在礦井中布置一些浮矸活石，利用這些浮矸活石的干擾性推動前探梁向前移動。同時，在掘進施工中一定要構(gòu)建臨時支架，保障掘進施工的安全開展，避免對施工人員安全構(gòu)成威脅。

3.3 永久性支護技術(shù)

3.3.1 錨桿支護

大量工程實踐表明，錨桿支護技術(shù)在采礦工程掘進支護施工中得到了有效應(yīng)用。該技術(shù)所帶來的經(jīng)濟效益、社會效益已被社會公眾認可，其優(yōu)點具體體現(xiàn)在兩個方面：一是投入成本低，二是施工過程中安全性較高。由于受到差異性性能、型號等因素的影響，錨桿支護技術(shù)在實際施工中所采用的支護形式具有多樣性特點，使用頻率較高的就是復(fù)合玻璃鋼錨桿。玻璃鋼具有較高的強度性能，桿體尺寸一般不超過0.26 cm，還可以將其應(yīng)用于鉆孔施工中。再加上玻璃鋼錨桿內(nèi)端頭通常以左旋麻花結(jié)構(gòu)為主，在支護施工完成后，可以保證錨桿和巖石層面的應(yīng)力處于一個相對平衡狀態(tài)。另外，施工人員在安裝錨桿時需要特別注意的一點是，在使用錨固劑對錨桿進行加固支護時，應(yīng)嚴格規(guī)劃好錨固劑的攪拌周期，保證錨固一次成功，避免二次修補，從而減少維修費用的投入。

3.3.2 錨索支護

在采礦工程中，錨索支護技術(shù)的應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在三個方面，具體如下：一是能將巖層表面的使用價值充分發(fā)揮出來；二是能更好地保證巖層支護效果；三是能保證巖層結(jié)構(gòu)長時間處于穩(wěn)定的狀態(tài)，減少巷道發(fā)生下沉與變形的可能性。在錨索支護施工的過程中，施工人員需要利用尺寸規(guī)格滿足施工要求的托盤工具，對錨索設(shè)備的性能使用狀況進行整合，以保證錨索支護施工的效率和支護效果。

3.3.3 錨、網(wǎng)、噴支護

這是一種綜合性支護手段，具體來說就是綜合考慮巷道的施工條件，選擇錨桿、錨索和錨網(wǎng)相結(jié)合的支護技術(shù)，并在支護過程中對巷道進行噴漿處理。目前這種綜合性支護手段在采礦工程中的應(yīng)用規(guī)模較大。該支護形式的安全系數(shù)較高，且能適應(yīng)地質(zhì)條件復(fù)雜的掘進巷道，已經(jīng)在中大型采礦工程中得到了有效應(yīng)用[3]。其弊端主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一是施工工序復(fù)雜，可能耗費的施工周期較長；二是投入成本較大，不適用于小型采礦工程支護施工中。因此，在選擇巷道掘進支護方式時，需遵循因地制宜的原則，有必要對礦區(qū)的地質(zhì)條件、圍巖強度等進行勘察，并結(jié)合勘察結(jié)果選擇合理的支護形式，以實現(xiàn)采礦工程經(jīng)濟效益的最大化。

4 結(jié)語

在采礦工程中，巷道掘進與支護作為保障采礦效率和質(zhì)量的重要施工技術(shù)，操作人員應(yīng)對這兩種技術(shù)的影響因素及支護形式進行明確，并在此基礎(chǔ)上，綜合考慮巷道的地質(zhì)條件、圍巖強度等來選擇合理、可行的巷道掘進與支護技術(shù)，以保障支護施工的效果，降低安全事故的發(fā)生率。另外，若支護現(xiàn)場條件允許的情況下，還應(yīng)做好通風防塵的工作，以致力于提高采礦工程的經(jīng)濟效益和社會效益，從而推動采礦行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。