礦山掘進(jìn)施工安全技術(shù)探究

吳向豐

現(xiàn)階段，在我國礦山掘進(jìn)過的過程中，通常情況下會(huì)采用斜井或者立井進(jìn)行快速掘進(jìn)工作，隨著我國機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的不斷向前發(fā)展，礦產(chǎn)掘進(jìn)施工安全性得到了全面提高，因此通過以往立井、斜井的單獨(dú)施工方式，逐漸朝著復(fù)合型施工方式上發(fā)展。礦山掘進(jìn)在實(shí)際使用過程中，通常情況下可以將其分為主斜井、副斜井以及斜風(fēng)井等幾個(gè)重要組成部分，主斜井的主要工作任務(wù)施提升礦產(chǎn)資源；副斜井的主要用途是對礦產(chǎn)以下各物料以及工作人員進(jìn)行提升和下降；斜風(fēng)井主要是作為礦產(chǎn)井下的安全出口。

1 礦山掘進(jìn)施工安全內(nèi)容分析

1.1 斷面掘進(jìn)施工內(nèi)容

在礦山掘進(jìn)安全工作當(dāng)中，首先需要對開挖斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)，斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理，直接關(guān)系到后續(xù)礦山掘進(jìn)的安全性和穩(wěn)定性，斷面設(shè)計(jì)工作的前提是滿足礦井下的安全生產(chǎn)工作，需要盡可能使用斷面設(shè)計(jì)工作方法，或者后期使用斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)工作方式，以最小的經(jīng)濟(jì)成本投入量，有效獲取最佳的經(jīng)濟(jì)效益。在斜井安全施工正式開始之前，需要對以下幾方面工作的內(nèi)容加以了解：第一，需要對斜井前期所收集的地下巖石以及施工條件情況進(jìn)行分析；第二，斜井在實(shí)際使用工作過程中，需要根據(jù)具體施工要求，對施工控制指標(biāo)加以明確；第三，需要考慮到斜井的使用的運(yùn)輸系統(tǒng)的復(fù)雜程度，以及項(xiàng)目工程施工前期的成本投入總量大小。

1.2 斜井施工過程中存在的主要問題

1.2.1 施工困難問題

由于礦山掘進(jìn)作業(yè)經(jīng)常需要開挖多個(gè)巷道，如果其中受到地質(zhì)條件因素的影響，造成礦山掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)無法發(fā)揮出應(yīng)有的功能，很容易造成礦山巷道出現(xiàn)垮塌，不但對整個(gè)礦山掘進(jìn)工作效率產(chǎn)生影響，同時(shí)還會(huì)威脅到井下工作人員的人身安全。在礦山井下運(yùn)輸系統(tǒng)當(dāng)中，表現(xiàn)比較明顯的問題體現(xiàn)在斜井的坡度大小，其次是在運(yùn)輸工作中斜井的坡度會(huì)造成圍巖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生傾斜向下的重力加速度，會(huì)出現(xiàn)礦產(chǎn)資源運(yùn)輸過程中脫離傳輸帶，對整個(gè)運(yùn)輸和清理工作造成較大的影響和阻礙。在井下產(chǎn)生漏水問題時(shí)，水流會(huì)大量的聚集到地面位置，如果沒有及時(shí)進(jìn)行處理會(huì)對井下的工人員造成安全影響，同時(shí)整個(gè)生產(chǎn)工作效率也會(huì)有所下降。

1.2.2 容易產(chǎn)生跑車事故

斜井內(nèi)部的傾斜坡的大小，對于噴錨之后物料運(yùn)輸工作所產(chǎn)生的影響非常明顯，礦井下物料在運(yùn)輸過程當(dāng)中，因?yàn)槠露认鄬^大很有可能會(huì)失去控制，直接沿著斜井的通道向下滑落。在物料的重力作用條件下，會(huì)給物料在一定的加速度，對下落過程中所碰到的物體造成較大的沖擊力影響，也會(huì)出現(xiàn)跑車事故。

1.2.3 混凝土管道運(yùn)輸問題

在礦產(chǎn)井下斜井混凝土材料運(yùn)輸過程中，孔洞管道安裝工作會(huì)隨著斜井的清洗方向產(chǎn)生比較明顯的變化。當(dāng)混凝土管道在材料運(yùn)輸過程中，因?yàn)閮A斜井度的不同會(huì)出現(xiàn)管道底部產(chǎn)生大量的材料堆積，影響到斜井的支護(hù)工作質(zhì)量和穩(wěn)定性，同時(shí)也影響到整個(gè)支護(hù)作業(yè)進(jìn)程，礦產(chǎn)井下的生產(chǎn)作業(yè)效率有所降低。

2 礦山掘進(jìn)安全施工技術(shù)要點(diǎn)分析

2.1 嚴(yán)格規(guī)范采礦作業(yè)工作流程

在實(shí)際生產(chǎn)工作過程中需要全面優(yōu)化和改進(jìn)采礦工作流程以及相關(guān)安全技術(shù)操作方法，對于各種不同類型的采礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行合理應(yīng)用，并且根據(jù)實(shí)際的礦山掘進(jìn)工作情況，對機(jī)械設(shè)備的使用方法和操作流程進(jìn)行有效調(diào)整，要充分明確采礦工作的各項(xiàng)安全注意事項(xiàng)，保證工作人員可以高效靈活的操作各種機(jī)械設(shè)備。礦山采礦單位在工作過程中，需要對不同的工種和崗位工作的具體情況和工作范圍進(jìn)行確認(rèn)，建立起針對性的礦山掘進(jìn)工作流程，保證礦山掘進(jìn)工作的快速開展。在礦山掘進(jìn)工作過程中需要對整個(gè)開采工作系統(tǒng)、現(xiàn)場工作環(huán)境以及地質(zhì)條件情況進(jìn)行全面勘查和分析，對整個(gè)礦山掘進(jìn)工作起到良好的引導(dǎo)性作用，保證礦山開采工作的順利進(jìn)行。除此之外，還需要周期性對礦山掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行全面維修和保養(yǎng)，由于礦山掘進(jìn)設(shè)備在長時(shí)間的使用過程中，必然會(huì)產(chǎn)生不同程度的零件磨損情況，因此需要做好定期性檢查工作避免礦山掘進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生帶病運(yùn)轉(zhuǎn)情況，延長各種機(jī)械設(shè)備的使用壽命，提高采礦工作的整體效率和穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失以及安全隱患問題。

2.2 井口位置安全施工要點(diǎn)

當(dāng)?shù)V山斜井井口位置相比較高的情況下，由于表面的土壤相對較薄，井口位置施工相對比較簡單，只需要將表面的薄土層進(jìn)行徹底清理之后，然后再根據(jù)斜井設(shè)計(jì)與施工處理方法來進(jìn)行施工處理。等到斜井開挖的標(biāo)準(zhǔn)的深度之后，通過采取光面爆破施工法，對巖土表面進(jìn)行爆破施工，同時(shí)對斜井井筒的位置，使用模板進(jìn)行支護(hù)處理，有效保證斜井井筒的安全性和穩(wěn)定性。

當(dāng)斜井井口所處的地理位置相對較低的情況下，因?yàn)榫诘谋砻嫱梁穸认鄬^小，穩(wěn)定性較差，因此在斜井施工當(dāng)中，通過斜井掘進(jìn)施工，根據(jù)梯形的形狀來進(jìn)行開挖工作，等到開挖工作結(jié)束之后在進(jìn)行后續(xù)的支護(hù)工作，這種施工方法稱之為明槽開挖施工方法。

通過采取明槽開挖施工方法，在維護(hù)工作時(shí)間方面需要盡可能縮短，有效保證明槽周圍圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為進(jìn)一步加快項(xiàng)目工程施工進(jìn)度，需要在特定的施工條件下，可以通過增加明槽施工坡度的，有效降低實(shí)際開挖工作量。根據(jù)斜井口表面涂兩層的高層狀態(tài)差異性合理選擇不同的開挖使用方法，有效保證基礎(chǔ)面開挖工作質(zhì)量和穩(wěn)定性，在實(shí)際施工中所使用的施工技術(shù)方法如下：

第一，天然凍結(jié)施工法。明槽直接設(shè)置在距離地表土3.5m ～4.5m 的沙性土壤層內(nèi)部，并且實(shí)際含水率大小不能超過18%，對于穩(wěn)定性相對較差的土壤層，天然凍結(jié)土可以直接作為邊坡直立面的邊坡結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性更強(qiáng)，可以有效降低支護(hù)施工中的實(shí)際成本，同時(shí)土方開挖施工量可以得到有效控制。

第二，直接開挖施工技術(shù)方法。通過使用直接開挖升級(jí)方法，需要保證保證突然那個(gè)穩(wěn)定性更強(qiáng)、地下含水率更低，同時(shí)在垂直向下開挖施工當(dāng)中，土方的實(shí)際開挖量可以減少20%～55%，在項(xiàng)目工程施工過程中垂直向下開挖效果表現(xiàn)非常明顯。

第三，支撐加固處理法。這種施工方式比較穩(wěn)定，同時(shí)土層內(nèi)摩擦角相對較小的情況下，如果將明槽兩側(cè)區(qū)域直接設(shè)置為直立槽壁結(jié)構(gòu)，可以有效減少將近50%的土方開挖量，但是當(dāng)直立槽壁因?yàn)槟承┰驘o法實(shí)現(xiàn)長時(shí)間穩(wěn)定掘進(jìn)工作，則可以使用橫向支撐施工方法對其進(jìn)行加工處理。

2.3 斷面安全施工方法

斜井對面根據(jù)施工形狀的不同，可以將其劃分為梯形、矩形等折線型的斷面結(jié)構(gòu)，同時(shí)還包含一些特殊的拱形、橢圓形、圓形等區(qū)域線性動(dòng)力結(jié)構(gòu)，所選擇使用的斷面結(jié)構(gòu)需要根據(jù)形狀的不同，有效考慮到多方面因素所產(chǎn)生的影響。由于各種因素之間存在一定的關(guān)聯(lián)性，相互之間形成制約，比如斜井巷道所處的地理位置、斜井支護(hù)施工方法、掘進(jìn)施工方法、所使用的掘進(jìn)施工設(shè)備、臨近斜井施工位置以及斜井的維護(hù)施工情況等，各種不同類型的影響因素，會(huì)隨著斜井的具體使用情況不同而有所差異，主運(yùn)斜井使用拱形斷面結(jié)構(gòu)更加合適，在一些特殊的施工地質(zhì)環(huán)境條件下，通過使用曲線型斷面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更強(qiáng)，比如圓形和馬蹄形斷面結(jié)構(gòu)等。

2.4 掘進(jìn)深層土安全施工的方法

在進(jìn)行深層土掘進(jìn)施工過程中，土壤條件性質(zhì)以及掘進(jìn)施工方法的選擇非常關(guān)鍵，由于掘進(jìn)施工中經(jīng)常會(huì)受到土壤條件因素的影響，某些地層結(jié)構(gòu)土壤比較松軟，某些地層結(jié)構(gòu)的土壤性質(zhì)比較接近，因此所選用的掘進(jìn)施工設(shè)備也有著明顯的差異性。在掘進(jìn)工作方法的選擇工作方面，主要的影響因素在于斜井?dāng)嗝娴某叽绱笮?，比如斜井的斷面形狀以及具體的使用年限等，因此在實(shí)際掘進(jìn)工作中對于掘進(jìn)攻的方法的選擇非常關(guān)鍵。

深表土所使用的掘進(jìn)施工方法分為很多種，從斜井的斷面結(jié)構(gòu)形式上，可以將其劃分為兩種形式，一種是全斷面掘進(jìn)施工法，一種是中間斷面施工法，另外一種是先拱、后墻支護(hù)施工方法。全斷面施工技術(shù)方法，更加適用于土層含水率更小，土質(zhì)堅(jiān)硬程度更高的深標(biāo)土層結(jié)構(gòu)當(dāng)中，先拱、后墻支護(hù)施工方法，更加適用于土層松軟的斜井當(dāng)中，中間導(dǎo)洞法主要在一些大對面的斜井掘進(jìn)施工當(dāng)中應(yīng)用比較普遍，同時(shí)保存的土壤可塑性相對較強(qiáng)，兩側(cè)導(dǎo)洞施工方法只適用于一些表層土不穩(wěn)定的施工條件，可以有效提高施工對面結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

3 支護(hù)施工安全工作方法分析

隨著我國地下工程施工規(guī)模的不斷擴(kuò)張，在巷道、隧道、地下斜井等工程施工量不斷加大，在支護(hù)施工形式以及施工結(jié)構(gòu)方面多種多樣。很多不同類型的地下工程施工當(dāng)中，錨桿支護(hù)施工技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢越來越明顯，并且在斜井支護(hù)工作當(dāng)中應(yīng)用越來越廣泛。噴錨支護(hù)施工是錨桿支護(hù)施工當(dāng)中的一種常用方法，屬于加噴射混凝土混合支護(hù)施工技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用過程中施工范圍僅次于錨桿支護(hù)方式；其次是技術(shù)支架支護(hù)施工形式，在斜井支護(hù)方式上主要包含聯(lián)合支護(hù)、外部支護(hù)、內(nèi)部支護(hù)、主動(dòng)和被動(dòng)支護(hù)、永久和臨時(shí)性支護(hù)等多種不同方式，需要有效結(jié)合斜井施工內(nèi)容以及實(shí)際施工環(huán)境條件，對斜井安全支護(hù)施工方法進(jìn)行合理選擇。

3.1 礦產(chǎn)臨時(shí)支護(hù)施工技術(shù)

礦產(chǎn)臨時(shí)支護(hù)施工技術(shù)，作為掘進(jìn)工作面施工中主要的臨時(shí)支架結(jié)構(gòu)，在實(shí)際施工中具有施工作業(yè)時(shí)間更短、施工穩(wěn)定性更強(qiáng)、材料的重復(fù)使用效率更高等多方面施工優(yōu)勢，不但可以保證斜井建立起永久支護(hù)施工方式之前，具有更多的工作時(shí)間和操作空間，同時(shí)還可以保障井下工作人員的生命安全，比較常用的斜井臨時(shí)支護(hù)施工方法，主要包含排式支護(hù)結(jié)構(gòu)、輕型支護(hù)結(jié)構(gòu)、單薄支護(hù)使用方法以及錨桿支護(hù)施工方法等。臨時(shí)支護(hù)施工過程中主要的操作步驟包含以下幾個(gè)方面：第一，在錨桿正式安裝工作當(dāng)中需要安裝臨時(shí)支護(hù)工作，設(shè)置處四個(gè)獨(dú)立的吊環(huán)結(jié)構(gòu)，同時(shí)沿著斜井方向設(shè)置出兩個(gè)長度為3m 的花邊覆蓋板梁結(jié)構(gòu)，有效保證施工人員在錨噴網(wǎng)作業(yè)工作中處于臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全環(huán)境條件下，保障整個(gè)斜井施工的安全性和穩(wěn)定性。

3.2 單體液壓支柱配銜接頂梁支護(hù)

在礦山巷道的支護(hù)工作當(dāng)中，通常情況下會(huì)選擇單體液壓支柱，有效配合頂梁支護(hù)工作方法來加以開展這種支護(hù)方法，通常選擇的是HDJA-1200 型金屬頂梁結(jié)構(gòu)。在巷道支護(hù)工作當(dāng)中必須要充分做好頂梁部分的加固處理，在頂梁的支護(hù)作用條件下，對應(yīng)的鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)建立起單體液壓支柱，并且對錨網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加以落實(shí)，要充分保證錨網(wǎng)自身充分貼合在礦山巷道的表面，錨網(wǎng)相互之間的搭接間距大小為0.2m 左右，并且每0.2m 使用11 號(hào)鐵絲材料來進(jìn)行加固。基礎(chǔ)裝支撐壓力需要超過90kN 以上。如果在支護(hù)工作當(dāng)中發(fā)現(xiàn)存在漏液等問題，必須要及時(shí)進(jìn)行處理或者直接更換設(shè)備，有效保證支柱結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。通常情況下，單體的液壓支護(hù)和金屬銜接頂梁并列分為三排，并且在頂梁的設(shè)計(jì)過程中需要設(shè)置出兩排頂梁在200mm ～400mm 之間需要穿插一根小木棍，有效防止出現(xiàn)漏頂?shù)葐栴}。除此之外，還需要根據(jù)礦山井下的具體條件狀況，合理調(diào)整穿桿的使用數(shù)量，同時(shí)要提高鋼筋圍巖混凝土結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，為后續(xù)的礦山掘進(jìn)和開采工作打下良好的基礎(chǔ)。

3.3 管棚支護(hù)技術(shù)

管棚支護(hù)技術(shù)是礦山掘進(jìn)支護(hù)工作當(dāng)中比較常用的一種支護(hù)技術(shù)，可以有效提高礦山巷道的支護(hù)工作效果，但是該項(xiàng)技術(shù)在具體的使用過程中也存在一定的限制以及注意要點(diǎn)。在支護(hù)工作當(dāng)中必須要具備足夠的支護(hù)作業(yè)空間，在具體的支護(hù)工作中需要注意以下幾點(diǎn)問題。

第一，管棚支護(hù)需要建立在橫道斷面之上，同時(shí)通過開挖管棚孔洞的方法有效加固管棚工作室。在管棚工作室的設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，需要將圍巖結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)條件，有效結(jié)合礦山碰到周圍圍巖結(jié)構(gòu)的具體條件狀況對其進(jìn)行合理調(diào)整。

第二，在使用管棚支護(hù)技術(shù)過程中，需要有效運(yùn)用鋼筋混凝土支架以及金屬支架等，全面提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，有效防止出現(xiàn)管棚形變等問題，防止對后續(xù)的支護(hù)效果產(chǎn)生不良影響。

第三，需要對支護(hù)施工當(dāng)中所使用的材料進(jìn)行嚴(yán)格管理，需要在保證材料施工質(zhì)量基礎(chǔ)之上，選擇性價(jià)比最高的材料來加以使用，有效防止外部環(huán)境因素對材料質(zhì)量所產(chǎn)生的影響。比如在支護(hù)施工當(dāng)中，一些木質(zhì)材料的支架很容易會(huì)受到水體侵蝕造成支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降，隨著時(shí)間的不斷延長會(huì)出現(xiàn)進(jìn)一步腐爛等問題。同時(shí)使用木質(zhì)支架材料還容易造成火災(zāi)等事故，因此在掘進(jìn)支護(hù)工作當(dāng)中，必須要對支護(hù)施工材料進(jìn)行嚴(yán)格管理，有效防止材料質(zhì)量問題對支護(hù)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響。

3.4 礦山支護(hù)安全技術(shù)措施

在主斜井掘進(jìn)工作過程中，所使用的錨桿、金屬網(wǎng)、錨索以及混凝土材料等，必須要事先進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查，對其中不符合施工要求的材料及時(shí)進(jìn)行調(diào)換。在安裝螺栓以及地腳螺栓過程中，必需要充分滿足錨索工程施工質(zhì)量檢查評(píng)定工作要求和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)需要保證部分預(yù)應(yīng)力支撐得到全面控制，所有的施工支護(hù)用具，必須要充分滿足項(xiàng)目工程施工的偏差控制范圍和標(biāo)準(zhǔn)，尤其是對于錨桿的外漏程度、錨孔深度大小、錨桿之間的間距大小以及錨索密度、長度大小等。在進(jìn)行錨索安裝事故當(dāng)中，錨索必須要保證和平面形成平行狀態(tài)，不允許出現(xiàn)較大的施工偏差。在針對錨桿進(jìn)行檢測工作過程中，需要根據(jù)每250 根或者每35m 作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)柱來進(jìn)行檢測工作，同時(shí)需要對錨桿的抗拉強(qiáng)度大小展開周期性檢測，在一些特殊的工作條件下，需要通過使用增加采樣密度的方法來進(jìn)行控制。比如，在一些三岔口、大斷面結(jié)構(gòu)、破碎帶或者是一些特殊施工區(qū)需要進(jìn)行有效控制，對于錨索同樣需要對每一組進(jìn)行裝備實(shí)驗(yàn)工作，對其中的參數(shù)進(jìn)行記錄，方便后續(xù)的管理和考核，需要在過程中現(xiàn)場對錨桿進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)記和編號(hào)處理，對拉拔試驗(yàn)的錨桿以及錨索需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充處理。在進(jìn)行抗拉拔實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中，需要保證對壓力表進(jìn)行合理使用，必須要保證壓力表的操作更加靈敏，有效防止檢測過程中出現(xiàn)失效產(chǎn)生傷人事故，必須要保證整個(gè)施工結(jié)構(gòu)更加完整，同時(shí)處于安全控制工作狀態(tài)。相關(guān)技術(shù)人員需要帶領(lǐng)省現(xiàn)場的小組組長，在拉拔試驗(yàn)工作中做好現(xiàn)場的指揮和控制工作，對其中存在的一些安全隱患問題進(jìn)行及時(shí)監(jiān)督和控制，避免產(chǎn)生人身傷害事故。

4 結(jié)語

綜上，隨著我國礦山掘進(jìn)工作的不斷向前推進(jìn)，所使用的各種施工設(shè)備也在陸續(xù)進(jìn)行更新?lián)Q代，礦產(chǎn)掘進(jìn)施工效率和質(zhì)量得到了全面提升。在礦產(chǎn)井下開采工作過程中，斜井施工安全問題一直是礦山掘進(jìn)工作單位考慮的重點(diǎn)問題，需要對斜井施工安全技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行全面落實(shí)，有效保證礦山斜井施工的高質(zhì)量開展，對推動(dòng)我國礦山開采行業(yè)，以及整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的長遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。