采礦工程巷道掘進和支護技術的應用

鄒春奎

摘 要：現階段，隨著社會的發展，采礦工程的發展也越來越完善。巷道掘進操作可以為采礦工程實施提供良好的作業條件，使采礦設備有足夠安全方便的作業空間和環境。在巷道掘進施工中，掘進設備需要作用于巖層或土體上，然后不斷前進，不斷開拓空間。在掘進過程中，很容易出現巖層失穩或地質變化等狀況，這些會直接導致巷道受損，嚴重情況下，會使巷道坍塌，造成更大的安全事故，所以相關人員還要在掘進同時，做好支護施工。

關鍵詞：采礦工程；巷道掘進；支護技術；應用

引言

隨著社會經濟及科學技術的不斷發展，特別是各項技術的應用為人類帶來了巨大便利，而這一便利也被應用在了采礦行業。煤礦巷道是開采過程中重要的開采運輸通道，同時也是保證煤礦開采安全及高效的關鍵。一旦煤礦巷道出現問題，那么會對整個煤礦開采作業造成嚴重影響，輕則影響開采作業的正常進行，造成不必要的經濟損失；重則危及作業者生命安全，造成重大事故。因此加強巷道掘進和支護技術的研究及應用具有重要意義。

1煤礦采礦工程巷道掘進與支護技術的作用

在煤礦采礦工程施工的過程中，要有計劃地對地下巷道進行掘進，以形成安全的巷道空間。在巷道掘進過程中，為了保證人員的安全，也為了保障開采運輸能夠擁有暢通、穩定的路徑，需要對巷道空間進行保護，這就需要使用支護技術。不管是掘進還是支護，其目的是為了保證煤礦巷道的安全與穩定，確保采礦作業能夠高效、穩定的正常運行，并確保效率的前提下，防止安全事故的產生。由于地下環境復雜，一方面巷道中會有一定的軟巖，可能會發生巷道崩坍、破壞等問題，需要利用錨桿支護等支護技術來對巷道進行有效支護；另一方面，掘進必須要依靠合理的掘進技術來保障掘進的效率和質量。因此，為了巷道的穩定與安全，要合理利用煤礦巷道掘進和支護技術。

2采礦工程巷道掘進和支護技術中的影響因素

2.1 巷道圍巖強度因素

巷道的穩定性與圍巖強度息息相關，為了可以形成對巷道的良好支護和支撐，需要經過勘察并結合圍巖強度進行支護技術的合理采用。如果圍巖強度可以在錨桿支撐下，實現了自身強度的提高，那么可以進一步加大保護支撐力。圍巖勘察的過程中，主要針對地質應力的承載能力進行了解和分析。承載能力的高低與頂板位移的大小有著直接關系，承載性能強，當地質應力增加的情況下，會降低頂板位移的大小，發揮相應的保護和支撐效應。所以，采礦項目中的巷道掘進施工中，需要關注圍巖強度提高支護有效性和掘進安全性。

2.2 地應力因素

煤炭采礦工程中，地應力是具有較大安全影響的。其表現在會增加巖體位移、支撐物變形失效、煤層壓松等方面，甚至還會造成巖層斷裂、工程坍塌。為了有效解決這一隱患，確保采礦工程的順利進行，具體的巷道掘進與支護時，務必全面有效的采取技術方案對作業面形成支撐體系，與此同時，科學處理采空區，以促進采礦作業的安全進行。例如，對頂板巖層進行支撐控制，這一方式在當前的工作面保護支撐中較為常見，頂板管理支護技術即工作面支撐與采空區處理的有機結合。

2.3 巷道斷面尺寸及形狀因素

采礦作業的巷道掘進中，巷道圍巖應力的優化和保護支撐是必不可少的，這就會造成斷面出現應力不均的現象，為了可以使應力得到分散，應當在實際過程中嚴格控制巷道斷面的形狀和尺寸。

3煤礦巷道掘進和支護技術的應用

3.1 綜合機械化掘進技術在煤巷中的應用

煤層巷道的掘進多應用綜合機械化掘進技術。其中，懸臂式掘進機是最基礎也最重要的設備，其它設備還包括轉載機、錨桿鉆機等。在該技術下，掘進機性能越好，那么掘進工作效率就越高。很長一段時間一來，我國煤層巷道的掘進都存在掘進機性能遠超掘進需求的情況，造成嚴重浪費。為此我國自主研發了適合我國煤巷的懸臂式掘進機，在保證作業效率的同時，避免了不必要的浪費。

3.2 連續采煤機掘進技術在大斷面煤巷的應用

大斷面煤巷由于其特殊性，需要利用連續采煤機進行挖掘，同時針對其中的各個流程加以優化，從而保證掘進施工的有效性和安全性。連續采煤機本身具有極大的截割寬度，從而能夠將集煤、裝運和運走等工作合為一體，避免了常規掘進作業中的繁瑣工序，從而可以有效減少大斷面對掘進工作的影響。在大斷面煤巷中應用連續采煤機挖掘技術時，可以采取分層掘進，上下層分層作業的方法來優化施工流程，并通過畫弧的方式來找出大圓半徑，以保證巷道成型。另外，對絞車提升和碴石運輸同時進行，可以有效節省大量時間，起到提高運輸效率的作用。

3.3 錨注支護技術在軟巖動壓巷道的應用

在軟巖動壓巷道中，可以在錨桿支護的基礎上，結合注漿鞏固技術，從而形成全新的錨注支護技術。錨注支護技術將錨桿支護與注漿加固的優點結合起來，能夠通過注漿來提高軟巖的整體強度，防止軟巖出現破碎等情況。然后，錨噴支護技術使得整個巖壁更加密實，從而防止錨桿的作用力全都集中在某一個點上而導致巖壁發生破壞。

3.4 全螺紋錨桿支護技術的應用

全螺紋錨桿支護技術的關鍵在于使用了全螺紋錨桿，從而有效改善錨桿支護技術中存在的問題。全螺紋錨桿與普通錨桿的最大區別在于其不需要二次加工緊固螺紋。這樣一來，全螺紋錨桿就有效避免了普通螺桿存在的桿體各部分強度不等問題，沒有薄弱截面。那么當全螺紋錨桿在實際應用時，就不會出現因側壓力的集中應力而導致薄弱截面斷裂的情況。另外，全螺紋錨桿的生產成本較低，能夠廣泛應用在各類巷道之中，更能根據巷道實際情況進行截取，在節約了巷道支護成本的同時，簡化了巷道支護工序，提高了巷道支護質量。

3.5 沿空掘巷錨桿支護技術在深井全煤巷道的應用

深井全煤巷道由于有著采深大的特點，故而常規錨桿支護技術難以滿足其需求，無法對巷道進行有效支撐。因此，需要根據深井全煤巷道的實際情況，對錨桿支護技術進行合理優化。其中最為重要的是確定并設計錨桿的預應力，以滿足高采深下的巨大應力要求。同時，采深過大也會導致圍巖受到的錨桿力增加，從而容易出現圍巖破壞的情況，需要合理使用鋼帶、金屬網等構件來緩解圍巖受到的集中應力，防止圍巖受力過大而產生破壞。

3.6永久性支護技術要點

永久性支護技術是巖層永久穩定的保障，也是掘進過程中常用的支護方式，其主要包括以下幾種，其一錨桿支護技術。主要對頂板巖層進行加固，相關的支護設施主要有好幾種類型，比如材質為玻璃鋼的復合錨桿，這種設施在安裝時，還要調整內端頭的結構形式，控制錨桿尺寸，使其能與鉆孔相適應。錨桿和巖層之間有夾角，該夾角為銳角，相關人員要注意控制角度。錨固劑主要對錨桿起到加固作用，相關人員還要做好攪拌工作，錨固施工應一氣呵成，以保證支護效果。其二預制鋼筋混凝土支架。在這種支護設施中，混凝土的強度和硬度以及承載能力可滿足支護要求，所以其主要制定為支架形式。將其用在支護施工中時，相關人員還要對梁柱接口連接質量進行控制。只應用這種支架，可能會產生伸縮性差等缺陷，相關人員還要將其和吊環前探梁聯系在一起，將這種組合形式應用在支護施工中，主要在巷道中布置一定數量和強度的支架，吊環主要對支架進行固定，所以單根支架和吊環的強度還要相適應，然后結合臨時性支護設施，共同保證最后的支護效果。

結語

采礦工程作業環境本來就復雜惡劣，安全系數低，雖然有支護設施，但如果支護不當或支護力度小于環境變化程度，都有可能使開采環境變得更加惡劣。所以相關人員不僅要完全落實掘進技術和支護技術，還要保證各種支護設施的質量，在掘進支護之余，更要關注相關的注意事項，使支護能起到加固作用。

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