采礦工程巷道掘進和支護要點分析

＊萬國星

（晉能控股煤業(yè)集團安全管理部 山西 037000）

引言

在現(xiàn)代化采礦工程中，企業(yè)為了提高采礦效益，需要加大對安全問題的重視力度，在巷道掘進中需要采取切實有效的防護措施，為掘進工作的順利進行提供基礎(chǔ)保障，同時還應(yīng)該根據(jù)煤礦的實際狀況，選擇合適的支護技術(shù)，明確支護技術(shù)的要點和難點，根據(jù)煤礦掘進支護的實際需求，選擇科學(xué)合理的支護類型，保證采礦工程的順利開展。

1.巷道掘進與支護之間的關(guān)系

在采礦行業(yè)中，爆破得到了廣泛的應(yīng)用。為了有效的提高開采進度，在施工時必須將直孔和斜孔兩種切割方式結(jié)合，才能達到最佳的爆破效果，提升采礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。煤槽之間如果混入廢石，會增加切割的復(fù)雜性，加大施工的難度，為此必須結(jié)合施工要求對切割角度進行相關(guān)調(diào)整，最好將其控制在45°～90°之間。如果在施工期間進行爆破作業(yè)，需要根據(jù)爆破面積大小，計算出設(shè)置的槽數(shù)，槽數(shù)會隨著爆破面積的增大而增多，這樣使爆破后巷道也能更大。在巷道上進行掘進時，主要使用的設(shè)備為掘進機，它結(jié)合了采煤和裝載過程，大大提高了巷道掘進的效率。為了進一步實現(xiàn)煤礦開采的連續(xù)性，可以采用水平方式進行開采，有效地增加了整個開采的巷道，為提高開采效率提供了保障。因此，將隧道掘進機和采礦結(jié)合運用到連續(xù)開采煤炭中，對提高生產(chǎn)效率非常有幫助。采礦作業(yè)通常處于井下或地下深處，增加了采礦工作的難度，加大了作業(yè)人員的難度。因此，在煤礦開采之前，需要根據(jù)實際情況制定出合理的設(shè)計方案，加強巷道支護?？紤]到巷道的安全性，需要確定煤礦實際位置。在開采過程中，必須確定煤柱的數(shù)量，減少操作流程，提高開采效率。同時還具有成本低的優(yōu)點。為保證整個掘進作業(yè)的安全，設(shè)計人員需要在保證合適寬度的前提下，合理控制預(yù)留煤柱的數(shù)量。

2.巷道掘進和支護技術(shù)的影響因素

(1)圍巖環(huán)境

巷道的穩(wěn)定性以及開采環(huán)境與圍巖有著非常緊密的關(guān)系，保證圍巖的穩(wěn)定性，促進煤礦掘進工作開展，為工作人員的人身安全提供保障。因此，在正式開采之前，需要有專門的工作人員對煤礦區(qū)域的巖石進行認(rèn)真的勘察，明確圍巖狀況，建設(shè)符合標(biāo)準(zhǔn)的巷道。在掘進過程中也應(yīng)該加大對圍巖的觀測，如果遇到圍巖的脆弱部分，容易導(dǎo)致不同程度的塌方，嚴(yán)重時還會危及工作人員的生命安全。所以，在實際掘進過程中，煤礦企業(yè)一定要引起重視，加大地質(zhì)應(yīng)力的觀測，如果圍巖過于脆弱，可以使用錨桿支護技術(shù)進行加固，提高巖圍自身的強度，需要注意的是，需要結(jié)合圍巖的強度合理選擇支護方式，圍巖的不同狀況支護力度有一定的區(qū)別，選擇的方式也會不同。

(2)地質(zhì)條件

在巷道掘進和支護實施之前，必須勘察施工區(qū)域的地質(zhì)條件，由于我國各個地區(qū)之間的地質(zhì)條件差異比較大，地區(qū)的環(huán)境比較脆弱，地表環(huán)境質(zhì)量下降，很難勘查到完整的數(shù)據(jù)。在掘進和支護時，經(jīng)常會遇到地下水?dāng)鄬拥葼顩r，直接加大了煤礦開采人員的工作量和難度，同時，還會對工作人員的人身安全造成一定的威脅。因此，在巷道掘進和支護時，煤礦企業(yè)需要重視地質(zhì)條件問題，針對環(huán)境相對比較復(fù)雜的區(qū)域進行認(rèn)真的分析結(jié)合實際狀況，采取切實有效的防護措施。

(3)地應(yīng)力的影響因素

礦山壓裂是煤礦開采過程最主要的安全隱患問題，在低應(yīng)力的影響下，操作不規(guī)范就會引起巖體位移，甚至?xí)拐麄€巖石層坍塌，出現(xiàn)非常嚴(yán)重的意外事故。所以，在巷道掘進的時候，為了能夠有效防止以上問題的出現(xiàn)，工作人員在使用支護技術(shù)之前，需要結(jié)合具體施工要求制定防護措施，降低巖石層坍塌的幾率，同時還應(yīng)該對整個采礦區(qū)域進行保護，為煤礦開采創(chuàng)造安全的施工環(huán)境。

3.采礦工程巷道掘進的技術(shù)要點及應(yīng)用

(1)掘進方式的分類

一般情況下，使用綜合機械化掘進技術(shù)，重點是利用運輸機和供電系統(tǒng)等相關(guān)的設(shè)備形成先進的機械化掘進系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上進行科學(xué)的作業(yè)，根據(jù)煤礦巷道的實際狀況選擇符合要求的操作設(shè)備，從而明確掘進機的基本型號。如果需要大面積的連續(xù)開掘作業(yè)，那么還需要使用連續(xù)式或者間斷式的運輸方式，保證相關(guān)設(shè)備掘進工作的順利進行。在實際操作過程中，還應(yīng)該合理控制操作進度和速度，以保證整個煤礦掘進的穩(wěn)定生產(chǎn)，在掘錨一體機掘進作業(yè)時，施工人員需要全面掌握掘進機和采礦機的作業(yè)理念，并運用到實際掘進作業(yè)中，充分發(fā)揮新型掘進系統(tǒng)的特性和價值。進行基礎(chǔ)掘進時，需要保證掘進和錨固作業(yè)能夠有效地協(xié)調(diào)共同作業(yè)，需要合理的控制掘進和錨固作業(yè)的時間，以此來提高巷道掘進的效率，使用這樣的方式能夠在多種類型的采礦工程中應(yīng)用，而且能夠取得非常明顯的效果，現(xiàn)如今已經(jīng)被應(yīng)用到多個采礦工程中。

(2)注重地質(zhì)勘探工作

進行巷道掘進時，如果要想降低地質(zhì)結(jié)構(gòu)對巷道掘進產(chǎn)生的影響，盡量減少或者消除施工過程中出現(xiàn)的塌方狀況。需要在正式開始施工之前，進行切實有效的地質(zhì)勘察，為了加快地質(zhì)勘察工作的順利完成，需要組建一支具備豐富作業(yè)經(jīng)驗和較強專業(yè)能力的優(yōu)秀勘察團隊，為后續(xù)地質(zhì)勘察工作提供便利。在實際勘察過程中，不僅要對整個工程項目的掘進山體進行全方位的勘察，同時還應(yīng)該密切關(guān)注周圍地質(zhì)狀況，特別是地下水的情況，一定要做好勘察工作，針對巷道掘進作業(yè)的地表水或者地下水的影響因素進行分析，做好圍巖的加固工作。在加固過程中，最常用的是超前注漿技術(shù)，該技術(shù)最大的優(yōu)勢是可以提高圍巖本身的穩(wěn)定性，避免受水文因素、外界其他因素的影響，促進了采礦工程巷道掘進工作的穩(wěn)定進行。

(3)完善巷道掘進設(shè)備配置

①掘進機

一般來說，巷道掘進主要由重型大功率掘進機和輕型掘進機兩種類型組成。在對掘進機進行選擇時，一定要根據(jù)采礦工程具體的施工標(biāo)準(zhǔn)、地質(zhì)狀況以及巷道斷面設(shè)計等多方面的因素進行綜合考慮，如果斷面十分狹小，而且破巖難度相對較低時，那么就可以選擇輕型的掘進設(shè)備，這樣不僅能夠有效降低施工成本，還能夠使操作更加靈活，降低故障。如果掘進中遇到大面積的巷道和高硬度的巖體時，需要選擇重型、大功率的掘進機進行破研工作。此外，還需要結(jié)合截割頭自身的結(jié)構(gòu)、功率計算出相關(guān)參數(shù)，提高巖體本身的構(gòu)造、粘結(jié)性以及硬度等，使其滿足實際操作標(biāo)準(zhǔn)。

②運輸設(shè)備

運輸設(shè)備類型比較多樣化，最常用的是包刮板運輸機和膠帶運輸機，在使用中需要結(jié)合掘進機的功率、規(guī)格選擇運輸設(shè)備，提高兩者之間的匹配度，保證掘進和運輸工作順利進行，這樣就能夠有效降低巷道掘進的時間，而且還能夠減少工作人員的工作壓力，以此來提高掘進工作的效率。

(4)做好通風(fēng)防塵工作

巷道掘進的時候，一般會出現(xiàn)大量的粉塵、有害氣體，最常見的是二氧化碳，因此，必須采取措施處理粉塵和有害氣體，一旦處理不及時，就會威脅到工作人員的人身安全。一般來說，降低粉塵、有害氣體最有效的方式就是加強通風(fēng)，在井下選擇合適的位置，安裝排風(fēng)裝置主要作用是通風(fēng)，因此在安裝時，需要重視這兩點之間的關(guān)系，確保井內(nèi)的風(fēng)量，使其達到煤礦開采的通風(fēng)要求，為井下作業(yè)人員提供安全的工作環(huán)境。部分礦井企業(yè)在作業(yè)過程中，采用的是吸塵機進行粉塵處理，也能夠有效降低巷道內(nèi)的粉塵含量。

(5)做好煤巷錨桿支護管理方法

為取得良好的錨桿支護效果，需要嚴(yán)格控制隧道和錨固點螺帽的試驗精度，為質(zhì)量提供一定的保障。用專用錨固螺母代替普通螺母，在提高螺母自身作用的同時，提高了整體承載能力。在煤巷掘進支護中，需要對煤巷掘進行動態(tài)檢測，找出錨索技術(shù)存在的潛在問題，合理運用先進的檢測技術(shù)準(zhǔn)確定位出具體位置，為提高錨點的結(jié)構(gòu)安全性和抗壓強度提供一定的保障。錨桿支護的質(zhì)量主要取決于原材料的好壞，因此，需要加大施工現(xiàn)場的管理力度，對施工材料的質(zhì)量進行抽樣檢測，如果檢測出不合格的，需要立即清理存在質(zhì)量缺陷的產(chǎn)品，并建立材料管理制度。在錨桿支護工程施工中，需要嚴(yán)格按照施工要求制定合理的施工方案，同時落實崗位責(zé)任制，為嚴(yán)格把控產(chǎn)品質(zhì)量提供保障。軟巖煤巷進行噴錨支護時，需要做好檢查準(zhǔn)備工作，并詳細記錄出檢查數(shù)據(jù)，以便為后期錨桿支護的調(diào)整提供數(shù)據(jù)參數(shù)。

(6)優(yōu)化機電一體化

機電一體化技術(shù)在我國煤礦開采中得到了廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)能夠為機械設(shè)備創(chuàng)造良好的環(huán)境，實現(xiàn)機械設(shè)備自動化。機械設(shè)備自動化的運用提高了采煤機械的效率和質(zhì)量，同時，還降低了人工施工的工作量、施工安全、人工成本。為了全面掌握隧道設(shè)備的工作狀態(tài)，需要加大機電一體化的監(jiān)測力度，從而提高設(shè)備的運行效果，提高隧道及支護結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

4.煤礦巷道支護技術(shù)的應(yīng)用

(1)掌握臨時性支護技術(shù)

為有效提高臨時支護的效果和質(zhì)量，需要注意以下要點：一方面，明確安裝支護的原材料。輔助原料多樣性，其各自具有一定的優(yōu)缺點，因此在材料選用過程中，必須保證原料的合理性。例如，當(dāng)木質(zhì)支撐架用作臨時支撐時，應(yīng)選擇具有質(zhì)量輕、安裝方便、制造加工難度低的材料，但是該材料的缺點是耐火和抗壓強度性能都較差。有的支護在抗壓強度方面比較高，拆裝方便，可重復(fù)使用，但是材料的成本較高。因此，在選擇材料的過程中，必須遵循合理、可行、安全的原則進行合理的選擇。另一方面，在臨時性支護工作中，施工人員必須嚴(yán)格遵守支護流程和規(guī)則，嚴(yán)禁使用支護質(zhì)量差的材料。

(2)連續(xù)采煤機技術(shù)

在采礦工程中，區(qū)域不同每個區(qū)域的地質(zhì)條件也不同，如果采礦工程處于較大斷面位置，傳統(tǒng)的掘進技術(shù)具有一定的局限性，很難符合該地質(zhì)條件的使用要求，而連續(xù)采煤機技術(shù)可以作為首選技術(shù)。連續(xù)采煤機的優(yōu)勢是：結(jié)構(gòu)寬度大、工序比較集中，這樣就簡化了采礦工程流程，降低了對斷面的影響。此外，在使用連續(xù)采煤機時，需要加大對采礦流程監(jiān)督和管理，全面掌握斷面的狀況，降低意外事故發(fā)生的可能性，另外在使用連續(xù)采煤機的時候，還可以對其進行分層掘進，將工作區(qū)域劃分為上層和下層兩層，進一步優(yōu)化采煤作業(yè)流程，切實提高采礦效率。

(3)錨桿支護技術(shù)

在永久支護工程中最常用的是錨桿支護技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用之前，相關(guān)工作人員需要合理計算出桿體的抗剪和抗拉力，提高錨桿的質(zhì)量，使其滿足煤礦開采的標(biāo)準(zhǔn)，然后結(jié)合巷道的實際狀況，合理計算出錨桿間距。另外，工作人員還需要計算出巷道的大托板厚度，防止出現(xiàn)變形的狀況，盡量減少掘進過程中出現(xiàn)意外事故的概率。除此之外，使用錨桿支護技術(shù)工作人員需要對整個掘進區(qū)域進行全面的監(jiān)控和觀察，及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題，確保支護技術(shù)的安全使用。

(4)全螺紋錨桿支護技術(shù)

全螺紋錨桿支護技術(shù)中全螺紋錨桿是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。全螺紋錨桿的性能具有一定的特殊性，因此，為了防止出現(xiàn)傳統(tǒng)錨桿應(yīng)用中的問題，全螺紋錨桿在使用過程中需要結(jié)合地質(zhì)特點對螺紋進行二次加工和緊固，從而確保錨桿強度分布的均勻性，該技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，會降低出現(xiàn)測應(yīng)力不集中導(dǎo)致的薄弱截面斷裂。另外，該技術(shù)的成本較低，在各種巷道的支護過程中得到廣泛的應(yīng)用，不僅能夠有效降低支付的成本，而且還能夠有效縮減巷道支護的工序，提高煤礦巷道支護質(zhì)量。

(5)機械化掘進

在煤礦巷道掘進中，機械化技術(shù)的應(yīng)用最為常見，例如：轉(zhuǎn)載機和懸臂式掘進等等。綜合機械化技術(shù)手段最大的優(yōu)勢是可以提高煤礦掘進工作的效率，同時，還提高了掘進工作的安全性、穩(wěn)定性。懸臂式掘進機是結(jié)合我國目前煤礦掘進現(xiàn)狀自主研發(fā)的一種機械設(shè)備，完全符合煤礦掘進的需求，還能夠防止產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象。使用機械化掘進技術(shù)是目前煤礦巷道掘進中應(yīng)用最為廣泛的機械手段，在實際應(yīng)用過程中具備非常好的優(yōu)勢，而且其理論技術(shù)也比較完善。

(6)混凝土支護技術(shù)

混凝土支護技術(shù)的原理是借助噴射混凝土的優(yōu)勢，制作出混凝土支撐架，該技術(shù)與錨固支護的結(jié)合使用，能夠有效的提高圍巖錨固效果。必須遵守以下要點：

①對施工噴霧器和混凝土裝置進行合理的布置?；炷羾娚錂C和裝置設(shè)計的合理性能夠有效的提高路面支護的效率和質(zhì)量。

②嚴(yán)格遵守混凝土支護技術(shù)的施工步驟，即在開挖隧道后，需要按施工方案安裝臨時錨桿，安裝好后，再涂一層薄薄的混凝土然后安裝錨桿，確保每個關(guān)鍵點的合理安裝。此外，需要合理選擇錨網(wǎng)噴漿方式，進一步確保金屬絲網(wǎng)的抗壓強度，為混凝土支護的實用性提供了一定的保障。

5.結(jié)束語

采礦工程中為了保證巷道掘進的質(zhì)量和安全，就應(yīng)該加大對相關(guān)技術(shù)的重視力度。根據(jù)巷道的實際狀況，選擇合適的支護技術(shù)，使用現(xiàn)代化的技術(shù)手段，對整個巷道掘進和支護施工進行實時監(jiān)管，保證巷道掘進效率，進一步提高煤礦開采的安全性和穩(wěn)定性，真正實現(xiàn)煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益和安全生產(chǎn)目標(biāo)的雙贏。