采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

李帥帥

山西方山金暉瑞隆煤業(yè)有限公司 山西呂梁 033103

1 采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)中的影響因素

1.1 巷道圍巖強(qiáng)度因素

巷道的穩(wěn)定性與圍巖強(qiáng)度息息相關(guān)，為了可以形成對(duì)巷道的良好支護(hù)和支撐，需要經(jīng)過勘察并結(jié)合圍巖強(qiáng)度進(jìn)行支護(hù)技術(shù)的合理采用。如果圍巖強(qiáng)度可以在錨桿支撐下，實(shí)現(xiàn)了自身強(qiáng)度的提高，那么可以進(jìn)一步加大保護(hù)支撐力。圍巖勘察的過程中，主要針對(duì)地質(zhì)應(yīng)力的承載能力進(jìn)行了解和分析。承載能力的高低與頂板位移的大小有著直接關(guān)系，承載性能強(qiáng)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)應(yīng)力增加的情況下，會(huì)降低頂板位移的大小，發(fā)揮相應(yīng)的保護(hù)和支撐效應(yīng)[1]。所以，采礦項(xiàng)目中的巷道掘進(jìn)施工中，需要關(guān)注圍巖強(qiáng)度提高支護(hù)有效性和掘進(jìn)安全性。

1.2 地應(yīng)力因素

煤炭采礦工程中，地應(yīng)力是具有較大安全影響的。其表現(xiàn)在會(huì)增加巖體位移、支撐物變形失效、煤層壓松等方面，甚至還會(huì)造成巖層斷裂、工程坍塌。為了有效解決這一隱患，確保采礦工程的順利進(jìn)行，具體的巷道掘進(jìn)與支護(hù)時(shí)，務(wù)必全面有效的采取技術(shù)方案對(duì)作業(yè)面形成支撐體系，與此同時(shí)，科學(xué)處理采空區(qū)，以促進(jìn)采礦作業(yè)的安全進(jìn)行。例如，對(duì)頂板巖層進(jìn)行支撐控制，這一方式在當(dāng)前的工作面保護(hù)支撐中較為常見，頂板管理支護(hù)技術(shù)即工作面支撐與采空區(qū)處理的有機(jī)結(jié)合。

1.3 巷道斷面尺寸及形狀因素

采礦作業(yè)的巷道掘進(jìn)中，巷道圍巖應(yīng)力的優(yōu)化和保護(hù)支撐是必不可少的，這就會(huì)造成斷面出現(xiàn)應(yīng)力不均的現(xiàn)象，為了可以使應(yīng)力得到分散，應(yīng)當(dāng)在實(shí)際過程中嚴(yán)格控制巷道斷面的形狀和尺寸。

1.4 巷道掘進(jìn)施工工藝

在我國(guó)煤礦巷道掘進(jìn)工作中，由于設(shè)備的質(zhì)量和性能較差，造成了施工工藝水平較低。比如單機(jī)錨桿鉆機(jī)是我國(guó)綜掘機(jī)配套的支護(hù)設(shè)備，仍需要人工進(jìn)行錨桿的安裝，極大地限制了掘進(jìn)施工的效率。因此，想要實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)速度的提升，首要就是提高支護(hù)作業(yè)與掘進(jìn)作業(yè)之間的連續(xù)程度[2]。另外，煤礦巷道掘進(jìn)工程中，設(shè)置了較短的掘進(jìn)設(shè)備維修期，而設(shè)備的頻繁故障和維修也就影響了施工的連續(xù)性，從而減緩了掘進(jìn)施工的進(jìn)度。

2 采礦工程巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 錨索支護(hù)技術(shù)

礦山掘進(jìn)施工過程中，面對(duì)復(fù)雜地質(zhì)情況，一般都采用軟巖的巷道支護(hù)技術(shù)。軟巖這一巖石結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)變形性和較差穩(wěn)定性，松脆或風(fēng)化的幾率很高，在掘進(jìn)施工中如果遭遇軟巖情況，那么巷道需要采取必要且有效的支護(hù)措施。國(guó)際層面對(duì)于巷道支護(hù)的研究中，提出過許多方法，然而卻無(wú)法滿足高應(yīng)力狀況下軟巖巷道支護(hù)的需求，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)運(yùn)用的錨索支護(hù)技術(shù)，能夠較好的對(duì)圍巖進(jìn)行控制，增強(qiáng)圍巖的安全可靠性，得到了廣泛應(yīng)用和推廣。

2.2 錨桿支護(hù)和錨注支護(hù)技術(shù)

針對(duì)軟巖這一在掘進(jìn)施工中常見的圍巖類型，為了解決巷道支護(hù)的問題，可以利用具有較高強(qiáng)度的錨桿支護(hù)方式，通過對(duì)錨桿增設(shè)應(yīng)力，提升圍巖的承載性能，通過加強(qiáng)錨端頭以及進(jìn)行全錨固定，會(huì)避免圍巖發(fā)生形變，從而實(shí)現(xiàn)有效的支護(hù)。錨桿支護(hù)方式在經(jīng)濟(jì)性方面有著比較好的優(yōu)勢(shì)，能夠依據(jù)圍巖形變的實(shí)際情況采取相應(yīng)的支護(hù)強(qiáng)度，有利于降低掘進(jìn)成本。但是，由于高應(yīng)力的制約，錨桿支護(hù)也具有缺陷和不足[3]。錨桿支護(hù)方式運(yùn)用中，并不是全部支護(hù)都主動(dòng)的，根據(jù)支護(hù)體的安全順序可以將錨桿支護(hù)劃分成兩種，被動(dòng)支護(hù)以及主動(dòng)支護(hù)。錨注支護(hù)方式利用注漿措施來(lái)提升圍巖自身的荷載能力，有效增強(qiáng)圍巖對(duì)外界影響的支撐力，同時(shí)避免圍巖遭受水侵害。

2.3 U型鋼支護(hù)技術(shù)

掘進(jìn)過程中的巷道受高應(yīng)力影響發(fā)生變形，通過加裝金屬支架抵抗高應(yīng)力的影響，U 型鋼技術(shù)要求金屬支架具有很強(qiáng)的伸縮性，隨時(shí)抵抗高應(yīng)力的影響，充分發(fā)揮支護(hù)作用，在圍巖發(fā)生變形后可以起到很好的支護(hù)作用，但無(wú)法圍巖變形前提前支護(hù)。

2.4 掘進(jìn)支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.4.1 設(shè)備選擇

在復(fù)雜地質(zhì)條件下，為了保證開采工作的安全高效進(jìn)行，技術(shù)人員要加強(qiáng)支護(hù)技術(shù)研究，確定選擇普通掘進(jìn)機(jī)和綜掘機(jī)的臨界點(diǎn)，以煤礦開采作用中的掘進(jìn)設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)，確定礦井巷道的長(zhǎng)度。一般而言，煤礦掘進(jìn)工作長(zhǎng)度小于 300m 時(shí)，需要使用普通掘進(jìn)機(jī)，而煤礦掘進(jìn)工作長(zhǎng)度大于 300m 時(shí)，需要使用綜掘機(jī)。因此，在選擇綜掘機(jī)的過程中，需充分考慮綜掘機(jī)的相關(guān)因素，如架構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)效率、巖層強(qiáng)度等，保證所選設(shè)備滿足巷道工作面的要求。

2.4.2 臨時(shí)支護(hù)技術(shù)的選擇

在選擇臨時(shí)支護(hù)技術(shù)的過程中，需要保障支護(hù)技術(shù)的安全性，其主要原因是綜掘機(jī)作業(yè)過程中會(huì)使用液壓系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，需合理選擇臨時(shí)支護(hù)技術(shù)。同時(shí)，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用設(shè)備自身液壓鎖的臨時(shí)性支護(hù)技術(shù)是一種理想的方式，能夠?yàn)榫蜻M(jìn)工作的有效開展提供保障。

2.5 軟巖回采巷道支護(hù)問題的解決方法

錨桿支護(hù)最核心的作用就是防止施工區(qū)域圍巖發(fā)生形變或裂紋，還能夠?qū)ζ扑殡x層進(jìn)行一定的控制。通過運(yùn)用錨桿的支護(hù)技術(shù)能夠使錨桿支護(hù)區(qū)內(nèi)的圍巖最大程度的保持完整，并且能夠更加的穩(wěn)定，使用錨桿支護(hù)技術(shù)還能夠有效的對(duì)地質(zhì)應(yīng)力載荷進(jìn)行分散。錨桿支護(hù)技術(shù)在對(duì)軟巖回采巷道進(jìn)行作業(yè)時(shí)，第一是要強(qiáng)化噴層或者支護(hù)網(wǎng)的剛度支撐，對(duì)一些相對(duì)薄弱的部位實(shí)施錨梁支護(hù)增加操作，從而最大程度上的提高圍巖的韌性，并且使巷道破碎區(qū)在縱向延伸上能夠突破原本的上限，使其限制達(dá)到最大化。

3 結(jié)語(yǔ)

為了確保采礦工程的巷道施工安全，控制工程施工質(zhì)量，以及巷道長(zhǎng)期穩(wěn)定性，工程過程中要根據(jù)巷道的實(shí)際情況和圍巖特性科學(xué)的進(jìn)行巷道掘進(jìn)，嚴(yán)格按照要求進(jìn)行施工，并且做好掘進(jìn)支護(hù)工作，保障采礦工程施工的安全穩(wěn)定性，從而提高巷道掘進(jìn)的效率和質(zhì)量。