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

張?bào)眢?蔣 浩

（河南省許昌新龍礦業(yè)有限責(zé)任公司，河南 禹州 461694）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)于礦產(chǎn)資源的需求也在逐年攀升，這也就導(dǎo)致對(duì)于礦產(chǎn)資源的開(kāi)采力度與強(qiáng)度不斷增強(qiáng)?，F(xiàn)階段，雖然對(duì)于礦產(chǎn)資源的開(kāi)采量呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，但隨之而來(lái)的作業(yè)安全事故也在不斷的增加，并且由于礦產(chǎn)資源開(kāi)采所處地區(qū)的地質(zhì)條件十分的復(fù)雜，這也直接將開(kāi)采難度大大增加。為此，就需要對(duì)采礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的運(yùn)用，才能夠在確保采礦作業(yè)效率的同時(shí)，給予施工作業(yè)足夠的安全保障。

1 復(fù)雜地質(zhì)的特點(diǎn)

地質(zhì)構(gòu)造的本質(zhì)是地層由于受到內(nèi)外應(yīng)力的影響，而出現(xiàn)擠壓與撕裂運(yùn)動(dòng)，最終造成地質(zhì)狀態(tài)出現(xiàn)形變與裂縫問(wèn)題。在采礦行業(yè)之中，比較復(fù)雜的地質(zhì)條件有褶皺、傾斜構(gòu)造與斷裂構(gòu)造等，這其中最為復(fù)雜的就是褶皺地質(zhì)構(gòu)造，主要是因?yàn)槠浔旧戆膸r層種類多樣，內(nèi)部的應(yīng)力方向也十分的復(fù)雜，如此一來(lái)，就會(huì)對(duì)后續(xù)的礦石開(kāi)采與掘進(jìn)工作帶來(lái)巨大的影響。除此之外，在貼近地質(zhì)構(gòu)造體進(jìn)行掘進(jìn)的過(guò)程中，由于采礦作業(yè)與掘進(jìn)造成的振動(dòng)問(wèn)題，極易對(duì)于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的影響，在此種地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境之中，就需要在正式進(jìn)行掘進(jìn)施工之前與施工過(guò)程中，都要對(duì)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行及時(shí)有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)來(lái)對(duì)相關(guān)支護(hù)方案進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化調(diào)整。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件對(duì)采礦掘進(jìn)工作的影響

2.1 巷道固定困難

現(xiàn)階段，由于大部分礦產(chǎn)資源的所處位置較深，并且其地質(zhì)條件也是十分的復(fù)雜，甚至部分的礦體周邊還會(huì)有著大量的松散巖土分布，這就對(duì)采礦掘進(jìn)工作的有序開(kāi)展帶來(lái)了嚴(yán)重的阻礙。而在對(duì)巷道掘進(jìn)的施工過(guò)程中，由于受到各種外力因素的影響，使得造成巷道難以成型，就算是通過(guò)使用先進(jìn)的機(jī)械化技術(shù)，在短期內(nèi)將巷道的形狀保持在相對(duì)穩(wěn)定與規(guī)則的狀態(tài)下，但在后續(xù)的開(kāi)采過(guò)程中，由于開(kāi)采深度的不斷擴(kuò)大，巷道周邊的巖體也會(huì)不可避免的出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變化，從而致使巷道之中的各端點(diǎn)與支撐物發(fā)生不同程度的形變，最終造成巷道的變形，進(jìn)而產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。此外，如果無(wú)法對(duì)巷道進(jìn)行有效的固定，就會(huì)給后續(xù)支護(hù)技術(shù)的有效實(shí)施帶來(lái)巨大的影響，從而極大的限制開(kāi)采效率的有效提升。

2.2 設(shè)備運(yùn)行困難

隨著社會(huì)科技的飛速發(fā)展，我國(guó)在進(jìn)行巷道掘進(jìn)與礦產(chǎn)開(kāi)采方面的技術(shù)已經(jīng)較為成熟，并且大部分地區(qū)的礦產(chǎn)開(kāi)采已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化運(yùn)行。但是在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，相關(guān)的礦產(chǎn)開(kāi)采技術(shù)還是存在著一些問(wèn)題需要解決。這其中最為主要的問(wèn)題就是礦產(chǎn)開(kāi)采行業(yè)所面對(duì)的地質(zhì)條件變得越來(lái)越復(fù)雜，并且相關(guān)的開(kāi)采設(shè)備與技術(shù)在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中還是存在諸多的問(wèn)題，如在遇到硬度系數(shù)超過(guò)5 的地質(zhì)條件中，相關(guān)的掘進(jìn)設(shè)備的磨損就會(huì)急劇上升，如此一來(lái)，在對(duì)設(shè)備自身造成嚴(yán)重影響的同時(shí)，也會(huì)使巷道掘進(jìn)技術(shù)的充分發(fā)揮受到嚴(yán)重的掣肘。

2.3 潛在風(fēng)險(xiǎn)因素眾多

礦產(chǎn)開(kāi)采作業(yè)如果處于深度較大且地質(zhì)條件十分復(fù)雜的區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，相應(yīng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素也會(huì)大大增加。例如在進(jìn)行礦產(chǎn)資源開(kāi)采中常見(jiàn)的瓦斯與地下水等問(wèn)題，都會(huì)對(duì)掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的有效實(shí)施和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的影響。為了能夠充分降低此類因素對(duì)掘進(jìn)支護(hù)工作的影響，就需要將地質(zhì)勘探技術(shù)與施工管理水平全面優(yōu)化提升。但是在實(shí)際的礦產(chǎn)開(kāi)采之中，部分地區(qū)的開(kāi)采企業(yè)并未對(duì)科學(xué)先進(jìn)可靠的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行有效的掌握，并且相關(guān)管理人員與施工人員其自身的專業(yè)素養(yǎng)也存在著一定的缺陷，這就導(dǎo)致對(duì)各類風(fēng)險(xiǎn)因素的認(rèn)知不明確，最終造成掘進(jìn)支護(hù)工作的質(zhì)量無(wú)法達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致安全事故的誘發(fā)。[1]

3 復(fù)雜地質(zhì)條件下采礦掘進(jìn)的常用支護(hù)技術(shù)

3.1 砌碹支護(hù)技術(shù)

砌碹支護(hù)技術(shù)是礦產(chǎn)開(kāi)采使用較早的一項(xiàng)支護(hù)技術(shù)，砌碹支護(hù)技術(shù)的使用成熟度也相對(duì)較高，而且能夠充分的作用到圍巖表面，這項(xiàng)支護(hù)技術(shù)在部分的特殊巷道之中能夠起到有效的支護(hù)效果。除此之外，砌碹支護(hù)技術(shù)的操作流程十分方便快捷，并且其自身優(yōu)勢(shì)十分的突出。但是砌碹支護(hù)技術(shù)其自身的所需的支護(hù)成本十分巨大，并且其支護(hù)的難度也較大，這就使得砌碹支護(hù)技術(shù)在部分需要快速掘進(jìn)的巷道支護(hù)中不能夠有效的運(yùn)用。

3.2 棚式支護(hù)技術(shù)

棚式支護(hù)技術(shù)與砌碹支護(hù)技術(shù)同樣都是運(yùn)用較早的支護(hù)技術(shù)，并且也是被廣泛使用的支護(hù)技術(shù)之一。在進(jìn)行實(shí)際的使用過(guò)程中，金屬材質(zhì)是棚式支護(hù)所使用的主要材料，這也就使得棚式支護(hù)自身的相關(guān)結(jié)構(gòu)更加的容易安裝與制作。但是由于當(dāng)前礦產(chǎn)開(kāi)采的地質(zhì)條件變得愈發(fā)復(fù)雜，這種棚式支護(hù)技術(shù)對(duì)于圍巖的穩(wěn)定性難以進(jìn)行有效的控制，使得棚式支護(hù)技術(shù)逐步地被更為優(yōu)秀的支護(hù)技術(shù)所替代。

3.3 錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)

為了能夠應(yīng)對(duì)日漸復(fù)雜的地質(zhì)條件，錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)的作用日益凸顯，錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)是其自身的掘進(jìn)速度較快，并且后續(xù)的支護(hù)效果十分的突出，最為重要的就是錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)所需的建設(shè)成本更低，這也就使其成為了現(xiàn)階段復(fù)雜地質(zhì)條件掘進(jìn)支護(hù)的重要支護(hù)手段。為了能夠?qū)㈠^網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)的功能價(jià)值進(jìn)一步的發(fā)展，就需要在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上，對(duì)相關(guān)的臨時(shí)支護(hù)方案進(jìn)行全面深入的思考，從而將支護(hù)頂板的基本要求進(jìn)行有效的明確，并給予錨網(wǎng)支護(hù)的操作空間足夠的保證，從而確保后續(xù)施工，保證傾斜巷道掘進(jìn)有序進(jìn)行。

3.4 錨桿支護(hù)技術(shù)

由于錨桿的使用會(huì)受到范圍的限制，并且在復(fù)雜地質(zhì)條件下的巖層結(jié)構(gòu)也是十分的復(fù)雜，這就導(dǎo)致在實(shí)際操作中難以單獨(dú)使用錨桿進(jìn)行支護(hù)處理，并且也不能夠有效達(dá)到支護(hù)的要求。為了能夠有效提升支護(hù)的效果，就需要將錨索與錨桿進(jìn)行有效統(tǒng)一，從而才能夠?qū)蜻M(jìn)變形進(jìn)行有效的控制，并且也能夠有效避免頂板破碎的問(wèn)題出現(xiàn)，將支護(hù)效益大大提升。[2]

3.5 噴射混凝土支護(hù)技術(shù)

在復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行采礦掘進(jìn)，巷道需要承受巨大的壓力，一旦圍巖巖性過(guò)低，就會(huì)造成巷道出現(xiàn)嚴(yán)重變形的情況。通過(guò)對(duì)噴射混凝土支護(hù)技術(shù)的有效運(yùn)用，能夠有效將巷道內(nèi)部較為破碎的巖石進(jìn)行有效結(jié)合，以此將巷道支護(hù)能力有效提升，確保巷道的成形穩(wěn)定。

干式噴射混凝土與水泥裹砂噴射混凝土是噴射混凝土支護(hù)技術(shù)的主要手段：

首先，在對(duì)干式噴射混凝土支護(hù)技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用過(guò)程中，需要將相關(guān)原材料依照特定的比例進(jìn)行合理攪拌，在礦產(chǎn)掘進(jìn)的過(guò)程中通過(guò)噴砂機(jī)在巷道圍巖上進(jìn)行混凝土的噴射。

其次，水泥裹砂噴射混凝土支護(hù)技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，是將符合規(guī)格的砂礫與水泥進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁笤僖揽繅毫鸭夹g(shù)對(duì)螢礦石進(jìn)行規(guī)?；拈_(kāi)采。通過(guò)對(duì)多級(jí)滑套封隔器的分段壓裂技術(shù)的合理運(yùn)用，能夠充分確保處于多壓裂層段的水平井與直井能夠穩(wěn)定進(jìn)行掘進(jìn)工作。

4 采礦掘進(jìn)支護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 注意交岔點(diǎn)

在對(duì)采礦巷道進(jìn)行掘進(jìn)的過(guò)程中，對(duì)于巷道支護(hù)技術(shù)的選擇是整個(gè)開(kāi)采工作有序進(jìn)行的重要基礎(chǔ)，并且在進(jìn)行支護(hù)的過(guò)程之中，還需要將支護(hù)所產(chǎn)生的不良影響進(jìn)行有效規(guī)避，從而將支護(hù)效果的可靠性全面提升。在這一過(guò)程中還需要給予交岔點(diǎn)足夠的重視，這是因?yàn)樵谶M(jìn)行支護(hù)的過(guò)程中，對(duì)于部分環(huán)節(jié)的連接需要依靠交岔點(diǎn)來(lái)有效完成，基于此種前提，在進(jìn)行實(shí)際的支護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中要充分確保交岔點(diǎn)設(shè)計(jì)具備科學(xué)性與合理性，從而使整體的支護(hù)連接效果全面提升，防止礦井的其他相關(guān)工作受到影響，確保整個(gè)采礦施工安全。

4.2 對(duì)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格掌控

支護(hù)技術(shù)所需要涉及的施工內(nèi)容都普遍存在著危險(xiǎn)性，為了將危險(xiǎn)性降至最低，就需要將相關(guān)施工人員自身的技術(shù)水平全面提升，使其能夠?qū)ο冗M(jìn)的巷道支護(hù)技術(shù)進(jìn)行有效掌握，并提升其對(duì)結(jié)構(gòu)連接與支護(hù)深度的把握能力，對(duì)巷道掘進(jìn)支護(hù)效果做到最大程度的控制，確保相關(guān)技術(shù)能夠全面落實(shí)到施工流程之中。除此之外，還需要對(duì)技術(shù)偏差所帶來(lái)的影響進(jìn)行充分的考慮，這就需要嚴(yán)格依照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行支護(hù)作業(yè)，最終確保支護(hù)效果能達(dá)到預(yù)期目的。

4.3 做好斷面與設(shè)備維護(hù)

在對(duì)固體礦進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，相關(guān)工作人員需要對(duì)礦體結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行密切的關(guān)注，并對(duì)可能會(huì)對(duì)支護(hù)造成影響的外部因素進(jìn)行全面深入的分析，從而充分確保采礦作業(yè)的安全進(jìn)行。除此之外，面對(duì)極其復(fù)雜的地質(zhì)條件，礦井內(nèi)部相關(guān)支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性就成為了整個(gè)施工作業(yè)的重點(diǎn)，這就需要相關(guān)工作人員進(jìn)行加固處理，而主要的處理方式則有以下幾點(diǎn)：

首先是對(duì)斷層面進(jìn)行處理，在進(jìn)行掘進(jìn)支護(hù)期間，要對(duì)地層與巖體斷面進(jìn)行重點(diǎn)觀察，并采取合理的措施來(lái)對(duì)斷面進(jìn)行機(jī)械處理，之后再使用合適的支護(hù)方案降低斷面壓力。

其次是對(duì)截齒進(jìn)行確定，在對(duì)固體礦進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中，需要依據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況，對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行選擇。

此外，截齒的品質(zhì)是影響掘進(jìn)機(jī)工作質(zhì)量的決定性因素，并且還需要相關(guān)施工人員要依據(jù)土質(zhì)的實(shí)際情況對(duì)掘進(jìn)機(jī)切割速度進(jìn)行控制，將截齒磨損降至最低。一旦遇到巖石強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于截齒強(qiáng)度，就需要對(duì)采掘?qū)嶋H情況進(jìn)行全面的分析，在條件允許的前提下，就需要采取爆破的方式來(lái)進(jìn)行掘進(jìn)，從而避免因巖石強(qiáng)度過(guò)大問(wèn)題，而導(dǎo)致截齒受到嚴(yán)重的損壞。

5 加強(qiáng)采礦掘進(jìn)施工的安全管理

1.采礦企業(yè)要增加自身社會(huì)責(zé)任意識(shí)，積極遵循相關(guān)部門制定的安全生產(chǎn)條例，對(duì)于開(kāi)采過(guò)程中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)進(jìn)行及時(shí)有效的監(jiān)督指導(dǎo)，不斷加強(qiáng)工作人員的安全教育，每月進(jìn)行安全生產(chǎn)技術(shù)的培訓(xùn)，提升所有工作人員的安全意識(shí)，保護(hù)每一名工人的人身安全，企業(yè)要把安全放在利益之前，將安全當(dāng)成生產(chǎn)工作的第一位。還需要對(duì)開(kāi)采環(huán)境、氣候環(huán)境與人員構(gòu)成等重要因素進(jìn)行全面深入的了解，并將這些因素統(tǒng)一整合，進(jìn)行綜合性的考慮。

除此之外，還需要對(duì)施工人員的操作流程進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范，從而避免其因盲目施工與缺乏有效的指導(dǎo)所造成的安全事故。

2.企業(yè)應(yīng)該將一些早就應(yīng)該淘汰的老舊生產(chǎn)設(shè)備果斷剔除，減少危險(xiǎn)的發(fā)生概率，加大設(shè)備的資金投入，引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，并對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的定期檢修維護(hù)，提升采礦的效率。對(duì)于采礦人員企業(yè)要重點(diǎn)培養(yǎng)其使用機(jī)器的方法與規(guī)范，讓開(kāi)采人員不斷學(xué)習(xí)新的技術(shù)，以此來(lái)提高開(kāi)采的效率，將技術(shù)作為企業(yè)的第一生產(chǎn)力，這樣不僅能夠提高開(kāi)采人員的人身安全，還能夠有效的提高生產(chǎn)效率，減少資金的投入，增加企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3.在進(jìn)行采礦掘進(jìn)施工之前，一定要做好地質(zhì)勘探工作，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)施工過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的各種地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行科學(xué)的評(píng)估預(yù)測(cè)，并對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題進(jìn)行有效分析，從而制定出一套科學(xué)安全的開(kāi)采計(jì)劃，以此來(lái)保證整個(gè)采礦工程的正常運(yùn)行。并制定相應(yīng)的安全制度，對(duì)礦井內(nèi)的情況與生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行定期的檢查，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)所存在的各種安全隱患并及時(shí)將之排除，保證開(kāi)采人員的人身安全。

4.為了充分確保采礦現(xiàn)場(chǎng)管理的有效性，不僅需要將工作人員的施工手段進(jìn)行規(guī)范，還需要將相關(guān)施工人員的專業(yè)水平進(jìn)行提升，如此才能夠?qū)⑹┕さ陌踩禂?shù)有效提升，相關(guān)監(jiān)督管理人員還需要對(duì)施工人員是否依照相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)操作進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督，出現(xiàn)任何違章操作的情況，要給予及時(shí)的制止與糾正，從而避免因施工技術(shù)問(wèn)題而造成采礦掘進(jìn)出現(xiàn)嚴(yán)重的安全問(wèn)題。

6 結(jié)語(yǔ)

采礦行業(yè)是一個(gè)危險(xiǎn)系數(shù)比較高的行業(yè)，為了減少事故的發(fā)生，避免人員的傷亡，就必須要做好掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的合理運(yùn)用。此外，還需要加強(qiáng)工作人員的安全培訓(xùn)與生產(chǎn)設(shè)備的維修檢查，將安全放在首位，排除一切安全隱患，這樣才能將事故發(fā)生率降到最低，采礦行業(yè)才能迅速發(fā)展，以此來(lái)推動(dòng)整個(gè)國(guó)家的持續(xù)發(fā)展。