采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)應(yīng)用

欒嵐

通化鋼鐵集團(tuán)板石礦業(yè)有限責(zé)任公司 吉林白山 134300

1 常見(jiàn)的采礦掘進(jìn)方式

1.1 機(jī)械化掘進(jìn)

機(jī)械化掘進(jìn)是一個(gè)綜合性且繁雜的階段，其是由許多工業(yè)設(shè)備一同運(yùn)行來(lái)完成的，如懸臂式掘進(jìn)機(jī)、運(yùn)輸飛機(jī)、鉆探機(jī)、通風(fēng)降溫設(shè)備、電氣設(shè)備等。在其中以懸臂式掘進(jìn)機(jī)更為關(guān)鍵，其工作效能的高矮，將立即決策掘進(jìn)作業(yè)實(shí)際效果的優(yōu)劣[1]。目前該機(jī)器設(shè)備技術(shù)性可以達(dá)到開(kāi)采掘進(jìn)作業(yè)的規(guī)定。

1.2 拋錨—體化掘進(jìn)

拋錨一體化掘進(jìn)是在錨桿支護(hù)技術(shù)性的基本上發(fā)展趨勢(shì)的一種新式掘進(jìn)方法，其將掘進(jìn)與錨桿支護(hù)二者合理融合起來(lái)，能夠在減少掘進(jìn)作業(yè)時(shí)間的基本上，保證 掘進(jìn)工作的安全性，避免煤巷施工現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生。

2 采礦工程巷道掘進(jìn)的相關(guān)分析

2.1 采礦工程巷道掘進(jìn)的概念

在礦產(chǎn)資源開(kāi)采的過(guò)程中，主要有以下幾種形式：第一，一體化開(kāi)鑿方式。這一方式的使用效率比較高，在使用的過(guò)程中既可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)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(kāi)采的效率。第二，大斷面連續(xù)開(kāi)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(shì)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(kāi)鑿的工作效率，對(duì)采礦技術(shù)人員的專業(yè)能力也帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。

2.2 礦產(chǎn)資源開(kāi)采技術(shù)條件

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

2.2.1 地壓變化

它是對(duì)于巖石力學(xué)典型性災(zāi)難檢測(cè)以及預(yù)警信息層面的內(nèi)容科學(xué)研究。伴隨著表淺資源開(kāi)采完畢，絕大多數(shù)稀有金屬礦山開(kāi)采遭遇資源降低或匱乏的局勢(shì)，很多礦山開(kāi)采已慢慢轉(zhuǎn)到深層成礦的開(kāi)采。伴隨著開(kāi)采深層的提升，深層地應(yīng)力水準(zhǔn)較高，顯著差別于表淺，開(kāi)采振蕩導(dǎo)致礦、圍巖系統(tǒng)軟件失衡，進(jìn)而引起地壓災(zāi)難顯現(xiàn)的狀況更加廣泛且更加明顯，導(dǎo)致傷亡與機(jī)器設(shè)備毀壞的地壓安全事故概率也相對(duì)呈顯著增長(zhǎng)的趨勢(shì)。巖爆作為一種典型性的地壓災(zāi)難宏觀經(jīng)濟(jì)顯現(xiàn)狀況，是高地應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)下地下建筑基坑開(kāi)挖全過(guò)程中，導(dǎo)致一部分礦、圍巖系統(tǒng)軟件中地應(yīng)力累加，當(dāng)超出其延展性極限時(shí)，存儲(chǔ)于巖石中的延展性應(yīng)變力能忽然釋放出來(lái)，因此造成崩裂松動(dòng)、脫落、彈跳乃至投擲等狀況；它很有可能導(dǎo)致傷亡、機(jī)器設(shè)備毀壞，造成 礦山開(kāi)采開(kāi)采高效率減少、經(jīng)濟(jì)發(fā)展成本上升等，巖爆是深水井成礦開(kāi)采的重特大安全隱患。伴隨著開(kāi)采已逐漸向深層遷移，巖石處在高地應(yīng)力情況，水準(zhǔn)地應(yīng)力對(duì)巷道和采場(chǎng)可靠性危害明顯，礦、圍巖存有中等水平巖爆選擇性，開(kāi)采抗壓強(qiáng)度大，地壓顯現(xiàn)[2]。

針對(duì)地壓和巖爆危害問(wèn)題：①提出開(kāi)展微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)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(guò)程微震信息實(shí)時(shí)辨識(shí)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。

2.2.2 巷道頂板

對(duì)于在礦產(chǎn)開(kāi)采的過(guò)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(duì)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(jí)結(jié)果為基礎(chǔ)，基于巷道支護(hù)分級(jí)影響因素，修正RMR取值并修正巷道支護(hù)級(jí)別。

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

3.1 選擇恰當(dāng)?shù)牟删蚍椒?/h3>

礦山開(kāi)采過(guò)程中，二步驟充填體回采是一項(xiàng)重要的課題，爆破振動(dòng)不可避免地會(huì)對(duì)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(duì)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(duì)充填體影響，提出無(wú)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(chǎng)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(wú)爆破振動(dòng)掘進(jìn)兩種方式，對(duì)這兩種掘進(jìn)方式進(jìn)行了分析對(duì)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(duì)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(wú)爆破振動(dòng)掘進(jìn)，無(wú)爆破振動(dòng)掘進(jìn)可以減少對(duì)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地承載能力，進(jìn)而很大程度上提高了施工的安全性。

3.2 巷道的聯(lián)合支護(hù)方法

依據(jù)巷道的尺寸結(jié)構(gòu)藕荷均衡錨桿支護(hù)基本原理說(shuō)明，錨索深層次巷道圍巖產(chǎn)生鋼筋錨固區(qū)，相互配合巷道附近帶鋼及其鋼筋網(wǎng)片產(chǎn)生錨桿支護(hù)的小結(jié)構(gòu)，在圍巖產(chǎn)生變形時(shí)起基本抵擋變形的功效[3]。在這個(gè)基礎(chǔ)上相互配合錨索的應(yīng)用，錨索深層次圍巖深層，激發(fā)深層圍巖承載力與周圍巖體一起產(chǎn)生深層大的高韌性安裝結(jié)構(gòu)，在圍巖的變形全過(guò)程中與錨索產(chǎn)生的小結(jié)構(gòu)一同維護(hù)保養(yǎng)巷道的平穩(wěn)。

4 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：φ17.8×7000，1×7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60。桁架錨索底部跨度3000，距巷道幫部550，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(zhǎng)3500，寬100，厚度25。在槽鋼兩邊距端部250處焊接楔形鋼墊，后鉆取φ25、與鉛垂方向夾角30°的圓孔。

5 結(jié)語(yǔ)

在采礦工程實(shí)施的過(guò)程中，為了保證礦產(chǎn)資源開(kāi)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(kāi)采的效率，為我國(guó)礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用起到有效地促進(jìn)作用。