采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)應(yīng)用分析

劉軍 郭長仁

摘要：采礦工程是我國資源能源開發(fā)及利用的關(guān)鍵工程，對于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域高效運(yùn)轉(zhuǎn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重要價(jià)值。但采礦工程施工周期較長、不確定因素較多，加之施工環(huán)境復(fù)雜多變、施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求較高，如果巷道掘進(jìn)及支護(hù)技術(shù)不到位、施工管理不完善，便會(huì)制約采礦工程效率及安全性。基于此，文章以采礦工程巷道掘進(jìn)及支護(hù)質(zhì)量影響因素為切入點(diǎn)，分別探究采礦工程內(nèi)巷道掘進(jìn)技術(shù)與支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：采礦工程;巷道掘進(jìn);支護(hù);應(yīng)用策略

在我國社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)體制建設(shè)進(jìn)程中，采礦工程發(fā)揮著舉足輕重的作用，為社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域提供能源及資源基礎(chǔ)的同時(shí)促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定、和諧發(fā)展。采礦工程施工周期較強(qiáng)，施工前的作業(yè)組織、現(xiàn)場施工條件、機(jī)械設(shè)備形式、施工人員技術(shù)等都會(huì)影響巷道掘進(jìn)及支護(hù)的質(zhì)量與安全性，輕則造成機(jī)械設(shè)備損壞、施工進(jìn)度停滯，重則造成人員傷亡。為此，在采礦工程中需高度重視巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)的合理、正確應(yīng)用，制定完善周密的施工組織計(jì)劃實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場施工的精細(xì)化管理，加強(qiáng)對施工細(xì)節(jié)的把控、找準(zhǔn)巷道掘進(jìn)及支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)，以此從整體上擴(kuò)大采礦工程經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。

一、采礦工程巷道掘進(jìn)及支護(hù)質(zhì)量影響因素

若想保證采礦工程中巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用效果，首先需了解影響巷道掘進(jìn)及支護(hù)施工方法的關(guān)鍵因素，在此基礎(chǔ)上制定完善的施工組織計(jì)劃與突發(fā)情況預(yù)處理措施，既可以保證施工進(jìn)度，又能降低安全事故發(fā)生概率。影響采礦工程巷道掘進(jìn)及支護(hù)質(zhì)量的因素具體如下：

（一）巷道圍巖強(qiáng)度

采礦工程巷道掘進(jìn)會(huì)對周邊圍巖造成不同程度的擾動(dòng)，改變圍巖原本橫縱向平衡的受力情況，加之巷道掘進(jìn)中涉及爆破、機(jī)械設(shè)備等，作業(yè)及設(shè)備運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生較大頻率、強(qiáng)度的震動(dòng)，進(jìn)一步降低圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，如果巷道掘進(jìn)工作面布置不科學(xué)、支護(hù)結(jié)構(gòu)體系不完善，便極有可能導(dǎo)致坍塌等安全事故的發(fā)生[1]。為此，在巷道掘進(jìn)施工前需要做好超前勘探技術(shù)，借助物探等技術(shù)手段了解巷道掘進(jìn)工作面前端的地質(zhì)條件、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、圍巖結(jié)構(gòu)及厚度、圍巖變化情況等，制定預(yù)處理措施保證不同地質(zhì)應(yīng)力下巷道頂?shù)装宸€(wěn)定安全，采取相應(yīng)的技術(shù)方法提升圍巖強(qiáng)度，以此保證采礦工程巷道掘進(jìn)有序進(jìn)行，切實(shí)避免安全事故的發(fā)生。

（二）地應(yīng)力

地應(yīng)力，即巖體的初始應(yīng)力，是指巖體在天然且相對穩(wěn)定狀態(tài)下的內(nèi)部應(yīng)力。通常情況下，巖體水平應(yīng)力略大于垂直應(yīng)力，主要原因在于巖體在指向地球中心的重力作用下會(huì)產(chǎn)生高于垂直應(yīng)力的水平應(yīng)力，造成地球巖體復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，會(huì)加大采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)難度。地應(yīng)力是影響采礦工程巷道掘進(jìn)的關(guān)鍵性因素之一，不同地應(yīng)力方向?qū)?yīng)不同的巷道破壞形態(tài)，尤其是在高應(yīng)力環(huán)境下，巷道圍巖一般具有軟巖的特性，圍巖強(qiáng)度較低且穩(wěn)定性較差，巷道掘進(jìn)作業(yè)產(chǎn)生的擾動(dòng)與震動(dòng)會(huì)進(jìn)一步加劇圍巖的離層、跨落，進(jìn)而威脅到現(xiàn)場人員及財(cái)產(chǎn)安全。為此，在采礦工程巷道掘進(jìn)施工前需要根據(jù)地應(yīng)力大小及方向判斷地應(yīng)力場的主應(yīng)力情況，以此為依據(jù)制定完善的巷道支護(hù)方案。

二、采礦工程巷道掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)前我國采礦工程中較為常用的巷道掘進(jìn)技術(shù)包括一體化掘進(jìn)技術(shù)、大斷面掘進(jìn)技術(shù)及綜合機(jī)械型掘進(jìn)技術(shù)。不同技術(shù)適用于不同施工環(huán)境、條件，為此需根據(jù)工程具體需求及圍巖實(shí)際情況選擇相應(yīng)掘進(jìn)技術(shù)，保證巷道掘進(jìn)施工質(zhì)量。

（一）選擇適宜的巷道掘進(jìn)工藝

在采礦工程巷道掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用之前，需要根據(jù)實(shí)際情況及工程需求科學(xué)、合理地選擇相應(yīng)的巷道掘進(jìn)工藝，通常包括一體化掘進(jìn)工藝、大斷面連續(xù)掘進(jìn)工藝，在部分施工條件及環(huán)境較為良好的巷道掘進(jìn)施工中還會(huì)應(yīng)用綜合性掘進(jìn)工藝。不同巷道掘進(jìn)工藝有其特定的適用范圍及條件，如一體化掘進(jìn)技術(shù)采用一掘一支施工方法，通常掘進(jìn)1.4m進(jìn)行一次錨桿支護(hù)，借助采礦機(jī)等機(jī)械設(shè)備進(jìn)行循環(huán)作業(yè)，可以有效提升采礦工程巷道掘進(jìn)效率;大斷面連續(xù)掘進(jìn)技術(shù)適用于工作面較大、場地較為開闊的采礦工程，在巷道掘進(jìn)過程中一邊運(yùn)用采礦機(jī)開眼推進(jìn)，一邊利用高效率運(yùn)輸系統(tǒng)將巖石運(yùn)輸至指定位置，可以提升巷道掘進(jìn)速度、保證巷道掘進(jìn)的連續(xù)性;綜合性機(jī)械掘進(jìn)工藝以自動(dòng)化、智能化機(jī)械設(shè)備為核心，人工作業(yè)量較少并且效率較高，各類機(jī)械設(shè)備處于同一工作面中可滿足現(xiàn)場施工要求，但成本較高。在實(shí)際的巷道掘進(jìn)施工中需根據(jù)施工性、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性選擇適宜的巷道掘進(jìn)工藝[2]。

（二）重視瓦斯監(jiān)測及排放

瓦斯是采礦工程五大事故之一，伴隨著回采深度的加大，井下瓦斯涌出量會(huì)顯著提升，當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到一定程度后，機(jī)械設(shè)備運(yùn)行、采礦機(jī)與圍巖的摩擦等便極有可能誘發(fā)瓦斯爆炸事故，嚴(yán)重威脅現(xiàn)場人員的生命安全。為此，在采礦工程巷道掘進(jìn)中需借助傳感器、自動(dòng)化技術(shù)手段實(shí)時(shí)監(jiān)測巷道瓦斯?jié)舛?，?dāng)瓦斯含量超過預(yù)定闕值時(shí)立即停止施工，將瓦斯排放至濃度安全的情況后才能恢復(fù)施工作業(yè)。同時(shí)，需保持礦井的良好通風(fēng)，如果圍巖相對穩(wěn)定、強(qiáng)度較大，可適當(dāng)擴(kuò)大巷道截面面積;如果圍巖穩(wěn)定性不足以支撐大尺寸巷道截面，需要設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)及空氣凈化裝置降低瓦斯?jié)舛?，以此保證巷道掘進(jìn)的安全性。

三、采礦工程巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

支護(hù)是保證采礦工程中開采作業(yè)安全性重要技術(shù)措施，當(dāng)前我國采礦工程巷道支護(hù)技術(shù)水平有所提升，在傳統(tǒng)的錨桿、臨時(shí)性及永久性支護(hù)基礎(chǔ)上形成了眾多新技術(shù)與新型支護(hù)方式，具體如下：

（一）噴射混凝土支護(hù)技術(shù)

噴射混凝土支護(hù)技術(shù)適用于圍巖較為穩(wěn)定、不易發(fā)生跨落及冒頂事故的地段。當(dāng)巷道掘進(jìn)到達(dá)一定深度后，需要檢查巷道掘進(jìn)是否存在欠挖情況，對比設(shè)計(jì)圖重新檢查巷道截面尺寸、高度及寬度等參數(shù)，清除巷道掘進(jìn)過程中產(chǎn)生的碎渣、浮石等。在噴射施工中，需遵循自上而下的施工原則，可以避免混凝土從基巖表面脫落。由底部向上噴射混凝土，噴射厚度自下而上逐漸降低，保持噴射厚度處于50至100mm之間。當(dāng)?shù)谝淮螄娚涞幕炷脸跄?，一般?0min進(jìn)行第二次噴射，采用同樣的方式自下而上、厚度降低。檢查實(shí)際混凝土厚度，若其總厚度達(dá)到100mm停止噴射。噴射混凝土技術(shù)可以改善巷道圍巖物理學(xué)性能，增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性，是一種效果較好、成本較低、操作簡單的巷道掘進(jìn)支護(hù)措施[3]。

（二）錨噴支護(hù)技術(shù)

錨噴支護(hù)技術(shù)適用于圍巖較為穩(wěn)定但節(jié)理發(fā)育、暴露面積較大的地段。該技術(shù)是對噴射混凝土技術(shù)的延伸與強(qiáng)化，在噴射混凝土之前首先以一定規(guī)格、強(qiáng)度的螺紋鋼錨桿加固巷道圍巖，改變巷道圍巖的受力情況，抵消圍巖的滑動(dòng)力與剪切力，在提升圍巖強(qiáng)度的同時(shí)噴射混凝土進(jìn)行加固，可以顯著提升巷道掘進(jìn)支護(hù)的支撐力。

（三）超前+錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)

超前+錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)適用于圍巖不穩(wěn)定地段。首先以超前錨桿支撐巷道易發(fā)生跨冒的圍巖，在巷道頂板輪廓線內(nèi)打孔并插入錨桿，外露垂直錨桿方向焊接鋼筋并懸吊固定在頂板上，超前錨桿安裝就位后進(jìn)行掘進(jìn)。每掘進(jìn)1.4至1.6m敷設(shè)一定間距的短密錨桿支護(hù)層、噴射混凝土，可以保證圍巖持續(xù)穩(wěn)定，切實(shí)降低巷道掘進(jìn)中安全事故發(fā)生概率。

結(jié)束語

采礦工程巷道掘進(jìn)及支護(hù)質(zhì)量影響因素包括巷道圍巖強(qiáng)度、地應(yīng)力、巷道截面尺寸與形狀。在采礦工程巷道掘進(jìn)施工中需根據(jù)實(shí)際情況選擇適宜的掘進(jìn)工藝、重視瓦斯排放、做好定位工作、控制光面爆破施工質(zhì)量。在巷道掘進(jìn)支護(hù)中，根據(jù)圍巖強(qiáng)度、節(jié)理發(fā)育、暴露面積等合理選擇噴射混凝土、錨噴、超前+錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，以此保證巷道掘進(jìn)施工安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]李邦前.采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].四川水泥，2021，{4}（07）：167-168.

[2]田斌.采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)[J].當(dāng)代化工研究，2021，{4}（12）：72-73.