關(guān)于復(fù)雜地質(zhì)條件下采礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)及應(yīng)用

袁楚交

（湖南漣邵建設(shè)工程（集團）有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410000）

我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，在促進(jìn)各行各業(yè)發(fā)展的同時，也使得各個行業(yè)對于礦產(chǎn)資源的需求量不斷增加?？v觀整個礦產(chǎn)開采作業(yè)，盡管現(xiàn)如今礦產(chǎn)資源的開采量不斷增加，但是，隨著礦產(chǎn)開采力度及其強度的不斷增加，也使得采礦作業(yè)發(fā)生安全事故的可能性提升。這是因為采礦地質(zhì)條件漸趨復(fù)雜，開采的困難程度增加。所以，為了能夠使采礦作業(yè)的效果得以切實提高，實現(xiàn)安全生產(chǎn)，對掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用是十分必要的[1-3]。

1 礦產(chǎn)開采地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件的主要特征

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

在整個礦產(chǎn)開采行業(yè)之中，所謂的地質(zhì)構(gòu)造具體是說在內(nèi)外應(yīng)力的作用之下，地層發(fā)生一定程度上撕裂或者是擠壓而產(chǎn)生裂縫或形變的地質(zhì)狀態(tài)。通常來說，在采礦行業(yè)之中，主要面臨著褶皺、傾斜構(gòu)造、斷裂構(gòu)造等復(fù)雜地質(zhì)條件，見下圖1所示，對于褶皺地質(zhì)構(gòu)造來說，其內(nèi)部有著相對比較復(fù)雜的應(yīng)力方向，巖層類型也是多種多樣的，能夠極大地干擾到掘進(jìn)與礦石開采工作的順利開展。現(xiàn)如今，礦產(chǎn)開采深度逐漸加深，漸趨復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造對礦產(chǎn)開采作業(yè)的安全性構(gòu)成了極大的威脅。當(dāng)掘進(jìn)位置與地質(zhì)構(gòu)造體距離相接近的時候，掘進(jìn)與采礦作業(yè)產(chǎn)生的振動能夠在一定程度上影響到地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在此地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境之下，應(yīng)在掘進(jìn)作業(yè)開展前期以及作業(yè)開展過程中實時勘察地質(zhì)構(gòu)造，并與地質(zhì)構(gòu)造特點相結(jié)合采取有效的措施不斷調(diào)整與優(yōu)化支護(hù)方案。

圖1 復(fù)雜的褶皺地質(zhì)構(gòu)造

1.2 礦體性質(zhì)

絕大部分的礦產(chǎn)資源開采都需對巷道進(jìn)行挖掘，在掘進(jìn)期間，巷道周邊的圍巖應(yīng)力會產(chǎn)生一定的改變，致使巷道頂、底板以及兩幫位置的巖體發(fā)生形變，從而增加安全問題發(fā)生的可能性。特別是在軟巖性質(zhì)的地質(zhì)條件下對掘進(jìn)作業(yè)進(jìn)行開展，巷道受各種應(yīng)力而產(chǎn)生的變化更加的顯著，所以，需要對巷道支護(hù)的結(jié)構(gòu)監(jiān)測及其強化工作給予高度重視。同時，由于礦產(chǎn)資源自身的構(gòu)造及其性質(zhì)不同，在實際采礦與掘進(jìn)過程中，假如沒有與礦體的狀態(tài)相結(jié)合來對相應(yīng)的支護(hù)工作進(jìn)行做好，會在很大程度上由于作業(yè)振動而破壞到礦體的穩(wěn)定性，進(jìn)而致使安全事故發(fā)生。舉例來說，對于煤礦礦體來說，在其地質(zhì)構(gòu)造帶周圍由于受到地下水、瓦斯等因素的影響，煤巖突出的問題是比較容易發(fā)生的，假如未做好支護(hù)，煤巖、瓦斯等在相對比較短的時間內(nèi)產(chǎn)生劇烈的釋放，從而對相關(guān)工作人員的人身安全構(gòu)成極大的威脅。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件對采礦掘進(jìn)工作產(chǎn)生的影響

2.1 巷道固定具有一定的難度

目前，有許多礦產(chǎn)資源處在相對比較深的位置，地質(zhì)條件比較復(fù)雜，特別是有許多礦體周圍分布著很多松散巖土，這給掘進(jìn)工作的開展增加了較大困難。巷道掘進(jìn)施工過程中，在很多種外力的作用之下，致使巷道成形存在較大的難度，即便是采用機械化措施來促使其能夠維持穩(wěn)定、規(guī)則的形狀，但是隨著掘進(jìn)深度的不斷增加，周圍巖體的結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一系列的改變，巷道各個端點與支撐物等均會產(chǎn)生形變，繼而使巷道發(fā)生變化，增加安全事故發(fā)生的可能性。由于巷道的固定性難以維持，所以在很大程度上給支護(hù)技術(shù)的開展增加挑戰(zhàn)，并且也會對采礦的效率產(chǎn)生不利的影響。

2.2 設(shè)備運行困難

現(xiàn)如今，我國在地下巷道的掘進(jìn)以及采礦等方面技術(shù)越來越嫻熟，相當(dāng)一部分地區(qū)采礦期間均對機械化措施進(jìn)行了采用，然而，在該方面依然存在些許不足，而且目前采礦業(yè)所面臨的復(fù)雜地質(zhì)條件也不斷增加，有關(guān)設(shè)備的運行及其相關(guān)技術(shù)實施方面的問題逐漸暴露出來。比如說，在對半固體礦巖巷道的掘進(jìn)作業(yè)進(jìn)行開展期間，假如遇到了硬度系數(shù)大于5的巖層、巖石等，會增加掘進(jìn)設(shè)備的磨損程度，如此一來，不但會影響到設(shè)備自身壽命，而且還會對巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)作用的發(fā)揮產(chǎn)生不利的影響。

2.3 潛在風(fēng)險因素多

在地質(zhì)條件比較復(fù)雜、深度相對比較大的地區(qū)開展采礦作業(yè)，存在的潛在風(fēng)險是比較多的。舉例來說，在煤礦開采之中比較常見的問題有地下水、瓦斯問題，這些問題都會影響到掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的順利實施。為了能夠?qū)@些因素進(jìn)行避免，對于施工管理水平以及地質(zhì)勘察技術(shù)等提出了越來越高的要求。然而，在某些地區(qū)之中，礦產(chǎn)開采企業(yè)所應(yīng)用的地質(zhì)勘測技術(shù)依然不夠先進(jìn)，掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)可靠性不高，加上一些施工管理人員自身缺乏較高的專業(yè)素養(yǎng)，對于潛在的一些風(fēng)險難以及時發(fā)現(xiàn)，這些均會對掘進(jìn)支護(hù)的施工質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，并且還會增加安全事故發(fā)生的可能性。

3 掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)

3.1 直接破頂法

在復(fù)雜地質(zhì)條件下采礦所應(yīng)用到的直接破頂法，主要是通過對掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行充分利用來直接沖擊斷層頂部的位置，保留具有較強穩(wěn)定性的頂板圍巖，對頂板上存在的缺乏充足牢固性的部分進(jìn)行消除，之后再與錨網(wǎng)索相結(jié)合開展頂板支護(hù)作業(yè)，實現(xiàn)支護(hù)的目標(biāo)。在對頂板巖石進(jìn)行施工期間，巖層的硬度大多在小于5m或者是未達(dá)到2m的范圍內(nèi)，當(dāng)然，在對直接破頂技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用期間，可能會遇到巖石脆弱的問題，對此，則難以使掘進(jìn)支護(hù)的穩(wěn)定性得到切實有效的保證。鑒于此，在復(fù)雜地質(zhì)條件下，對直接破頂技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用期間，需要與實際情況相結(jié)合科學(xué)合理的進(jìn)行選擇，促使破頂法的應(yīng)用價值得以充分發(fā)揮，便于對礦產(chǎn)資源進(jìn)行更好的開采。在對直接破頂技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時，還需要與頂板的巖石厚度相結(jié)合來進(jìn)行合理的選擇，假如巖石的硬度小于6cm，且?guī)r石存在較為嚴(yán)重的風(fēng)化現(xiàn)象，容易破碎，此時則不適宜對直接破頂支護(hù)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用；但是，如果掘坡度面積比較大的話，則對直接破頂支護(hù)技術(shù)應(yīng)用選用有著良好的效果。

3.2 后退臥底法

后退臥底技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下應(yīng)用，能夠促使施工的堅固性及其完整性得以確保，之后與礦產(chǎn)資源開采的實際需求相結(jié)合，對巷道支護(hù)技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的整合，對于進(jìn)一步提升礦產(chǎn)資源開采的質(zhì)量及其效率有著重要作用。當(dāng)然，在對該項技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的時候，還需與實際地質(zhì)環(huán)境相結(jié)合，對適宜的支護(hù)技術(shù)進(jìn)行選用。假如巷道的暴露高度大、導(dǎo)致下盤斷層難以有效保留，此時給支護(hù)工作增加較大難度。因此，在對支護(hù)進(jìn)行應(yīng)用時，需要對斷層方面的問題進(jìn)行充分考慮，促使斷層穩(wěn)固性得以保證，盡可能地降低由于斷層問題而造成的施工停滯的情況。在具體的采礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，可以與斷層高度相結(jié)合來對適宜的機械設(shè)備進(jìn)行選取，假如斷層高度在1m～3m的時候，可以對掘進(jìn)機進(jìn)行選擇，促使最高開采高度控制在32m左右，一般情況下，還需要對臺階方法進(jìn)行配合使用來進(jìn)行掘進(jìn)支護(hù)。

3.3 臨時U鋼支護(hù)法

在采礦作業(yè)開展期間，隨著深度的不斷增加，其掘進(jìn)作業(yè)會面臨著越來越復(fù)雜的地質(zhì)條件。在掘進(jìn)工作開展過程中，不可避免的會碰到存在較大落差斷層的地質(zhì)情況，假如支護(hù)防護(hù)作業(yè)開展不到位，會增加坍塌、破碎等事故發(fā)生的可能。對此，可以與實際情況相結(jié)合，對臨時U鋼支護(hù)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，從而使巷道穩(wěn)定性得以提高。具體掘進(jìn)作業(yè)開展過程中，通過對U型鋼架進(jìn)行利用來實現(xiàn)超前、臨時支護(hù)，促使斷層穩(wěn)定性得以提高。在此期間，應(yīng)該注意，該支護(hù)技術(shù)屬于臨時性質(zhì)，因此，為了能夠使巷道圍巖支護(hù)效果得以確保，需要對錨桿支護(hù)與U型鋼架支護(hù)技術(shù)相結(jié)合來進(jìn)行使用，從而使施工安全得以切實保證。

4 復(fù)雜地質(zhì)條件下采礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用要點

4.1 合理確定普掘機與綜掘機的臨界點

在確定普掘機與綜掘機臨界點的時候，通常將巷道的長度作為標(biāo)準(zhǔn)，與不同掘機類型相結(jié)合來確定實際操作以及具體的掘進(jìn)水平。比如說，在具體開展采礦掘進(jìn)作業(yè)的過程中，在應(yīng)用普掘機的時候，其采掘長度應(yīng)該不超過300m，而在應(yīng)用綜掘機的時候，其采掘的長度需要大于300m。該分類形式能夠?qū)⒉煌N類采掘機的作用及其價值得以充分發(fā)揮出來。綜掘機的應(yīng)用，主要是為了能夠有效縮短工程的準(zhǔn)備實現(xiàn)及周期，在對綜掘機進(jìn)行選擇期間，有關(guān)工作人員需要對不同的因素進(jìn)行綜合考慮。從綜掘機自身來看，應(yīng)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，對綜掘機的結(jié)構(gòu)、機身是否與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)相滿足進(jìn)行明確。同時，還需要對綜掘機自身的體積、道路寬短等進(jìn)行注意，從而使煤礦實際強度能夠與礦井道路斷面狀況相吻合。另外，還需對綜掘機的使用效率、截割強度等因素進(jìn)行考慮，從而使采礦工作更加順利的開展。在對普掘機、綜掘機選擇時，都需要與礦井實際長度相結(jié)合，如果施工工作面的長度在三百米以內(nèi)，則需要對綜掘機進(jìn)行合理的選擇、應(yīng)用，保證開采施工進(jìn)度。

4.2 科學(xué)選擇截齒

所選擇的截齒是否科學(xué)合理能夠?qū)Σ傻V掘進(jìn)作業(yè)的有效性產(chǎn)生直接性的影響。在對截齒進(jìn)行選擇期間，對于綜掘機截齒來說，應(yīng)該確保其具有較高的耐磨性與強度，從而在掘進(jìn)作業(yè)開展過程中降低截齒的磨損程度，并且促使采掘機的截割效率能夠與進(jìn)度要求相符合。如果在截割期間，巖石的強度系數(shù)比截齒強度與切割能力要大很多的話，相關(guān)工作人員應(yīng)該對采掘的實際情況進(jìn)行綜合分析，對爆破等方式進(jìn)行利用來進(jìn)行掘進(jìn)，防止由于巖石強度過大而嚴(yán)重?fù)p壞到截齒。

4.3 合理應(yīng)用臨時支護(hù)技術(shù)

在采礦掘進(jìn)作業(yè)開展期間，需要應(yīng)用到綜掘機設(shè)備，在該設(shè)備運行期間，液壓系統(tǒng)有著十分重要的作用。從某種意義上來說，液壓系統(tǒng)的閉鎖裝置安全性及其穩(wěn)定性能夠?qū)Σ删驒C液壓系統(tǒng)的運行效果產(chǎn)生直接性的影響。因此，在實際開展采礦掘進(jìn)工作的時候，通過對臨時支護(hù)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用來對閉鎖裝置起到固定的作用，促使采掘機液壓系統(tǒng)運行始終維持在可靠、穩(wěn)定的狀態(tài)下，并且使相關(guān)工作人員的工作強度得以大大降低。

4.4 合理應(yīng)用開門轉(zhuǎn)為技術(shù)

由于復(fù)雜的地質(zhì)條件，所以在采礦掘進(jìn)作業(yè)開展期間難免會碰到各種各樣的困難，需要對采掘機開門轉(zhuǎn)為技術(shù)進(jìn)行充分應(yīng)用來將采掘作業(yè)開展過程中的難題進(jìn)行解決。通過應(yīng)用科學(xué)合理的開門轉(zhuǎn)為技術(shù)，促使礦產(chǎn)采掘作業(yè)開展期間實現(xiàn)零爆破，并使工作面作業(yè)期間產(chǎn)生的阻力得以有效降低。舉例來說，某礦產(chǎn)采掘作業(yè)開展期間，在面對開門直接對掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行安裝時，如果后面跟隨的運輸量重達(dá)40t的話，而距離控制在100m左右，在這種情況下，應(yīng)該與實際情況相結(jié)合，將傳統(tǒng)的穿鑿放大方法進(jìn)行摒棄，對分段方式進(jìn)行借助來對掘進(jìn)作業(yè)進(jìn)行開展，也就是在實際作業(yè)開展期間，進(jìn)行一段距離的爆破，之后再對采掘機的施工與安防工作進(jìn)行合理開展。

5 結(jié)語

總而言之，復(fù)雜的地質(zhì)條件意味著采礦掘進(jìn)作業(yè)的開展面臨著越來越大的困難。為了能夠促使礦產(chǎn)采掘作業(yè)的安全性、穩(wěn)定性及其效率性得以切實提高，需要進(jìn)一步強化采礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，對采掘支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用要點進(jìn)行掌握，并與此相結(jié)合，促使礦產(chǎn)采掘支護(hù)的效果得以切實提高。