采礦工程中超前支護的合理運用探究

李文平

摘 要：近年來，隨著工業的高速發展，煤礦作為主要的礦石資源被人們廣泛利用，間接促進了采礦工業的快速發展。在采礦過程中的各個環節中，保障采礦工人的安全是首要任務，超前支護目前已被廣泛采用，有效地保證了采礦工人在作業中的安全。本文從超前支護的概念出發，闡述了超前支護作為安全防護手段在采礦工程中的應用，對其進行合理探究。

關鍵詞：采礦工程;超前支護;合理運用

1 引言

采礦工程在運作過程中會遇到各種各樣的地形，因此必須采取科學安全的防護手段來保證采礦工人的安全。超前支護作為有效減少工人所欲風險的防范措施被廣泛應用于采礦工作中，例如巷道掘進作業、礦產回收等工程，降低了安全事故發生的可能性，保障了采礦工程的實施，在現實作業中具有很重要的意義。

2 超前支護技術概述

2.1 超前支護簡介

超前支護是一種科學的建筑開采學所應用的方法，為了保障采礦工程的開挖工作面的穩定，工程師采用的超前于掌子面開挖的一種輔助措施。采礦作業中穿越破碎圍巖時，巷道掘進會帶來較大的圍巖變形。若前期支護工作不到位，變形會超過安全范圍，造成塌方，對工人的生命安全帶來危險。超前支護作為安全性極高的防范措施，能有效控制圍巖的變形程度，保障工人在礦道內安全施工。

2.2 超前支護的方式

超前支護在實際應用中一般有3種方式：①利用長3～ 5m的錨桿對礦道前方松散巖石進行固定，工作人員使用工具將鋼管釘入巖石之中，對巖石進行物理加固;②對施工巷道頂棚進行固定，使用鋼支架等硬性材料通過循環固定，在施工范圍內形成穩固的頂棚加固裝置;③向松散的巖石中注入泥漿，利用泥漿的固定性，將松散巖石粘合在一起，達到穩固礦道的效果，需提前計算好泥漿的凝固時間和用量，否則會提高風險。

3 采礦工程中超前支護的應用

3.1 挖掘過程中的應用

由于某部分礦產量達不到預期，或者開采過程中無法找到礦石縫，導致礦石的產量和經濟效益較低，在道路開采結束后也需要開采礦產資源。由于礦道開采過程中的爆破和人為破壞，前方開采的破損程度各不相同，開采難度也會隨著深入而增加，可能會造成大面積的塌方、瓦斯泄露事件，使開采人員難以按照預期計劃進行施工[1]。因此，為了施工隊員的安全，分析組人員應準確地對礦山的位置分布和周圍的環境進行科學準確的分析，最大限度的保障開采工作的順利實施。然后，根據礦山分析組提供的數據，合理安排超前支護的使用位置和使用方式，以便對開采的礦道進行物理加固。

3.2 巷道掘進中的應用

在施工過程中，隨著開采位置的不斷變化、開采程度不斷深入，巷道的支護難度也在逐步遞增。巷道經過多次爆破和人力或器械碾壓作用下，承重能力大幅度下降。在巷道掘進的過程中，許多單位對安全預防工作做的并不到位，就目前采礦施工考察結果來看，小部分巷道因預防工作不理想，導致最終出現塌方的結果，造成了經濟損失，如果發生在巷道施工后期，則會影響到工人的施工安全。

針對巷道掘進的問題，如何提高掘進效率是解決的根本途徑。在巷道內進行超前支護的保障措施，能有效降低塌方的可能性。保證巷道掘進的高效性需引入機械化臨時支護方式，結合實際施工的情況下，可以采用懸臂型縱軸掘進機器，提高巷道的掘進效率。懸臂型縱軸掘進機結合超前支護形式形成了高效、安全的機載式臨時支護裝置，該裝置可以有效的對施工巷道頂棚進行固定，為下一階段的掘進提供技術支持，提高了掘進效率，節省了勞動力。

3.3 礦產回采中的應用

作為采礦的重要流程之一，科學合理地進行礦產回采，能夠有效的對首采中遺留下來的高質量礦石進行回收和利用，為企業帶來不可估量的經濟效益。但是，礦產回采所存在的安全問題極為嚴重，由于受到采動影響和人為破壞的原因，巷道上方巖體出現破碎現象，如何保障回采人員的安全已成為礦產回采的首要任務。所以，需要對進行礦產回采的礦區采用超前支護進行穩固，對采礦工作提供安全措施。

大部分企業進行礦產回采采用長臂后退式，利用機器作業對礦石進行采集。比較常見的回采方式有以下兩種：

①沿著相鄰采空區進行回采，對礦石的收集比較有利，但對施工來說，安全性大不如前，已經開采過的部分必然會受到損壞，回采過程中很大程度上在后續不斷的壓力下會導致坍塌。此種方式作業時，需保證5m左右的煤柱[3];

②沿著兩個廢棄礦場的連接柱進行回采施工，此方法雖然開采盲點較多，導致最終的經濟收益達不到預期，但是該種方法與超前支護具有較高的結合性，使安全性大幅提升，被企業廣泛使用。使用兩個支架作為底部支撐，并且將左右兩架合并為一組，兩架之間的頂梁和底座通過千斤頂鏈進行連接，由前后兩節組成，相互輔助，逐步前移進行作業。由此種形式具有牢固性高的優點，提高了超前支護的安全性，這種方法也節省空間，最大支撐高度在3.5m，寬度在3m，開采人員的工作空間得到了擴大，有利于人員來回穿行和礦石的運輸。同時，也有頂板完全封閉、支架兩側較寬、操作方便、利于人員移動和礦石運輸等優點，可為企業減少一部分必要的勞動力和財力，被企業廣泛應用。

3.4 石門揭煤中的應用

石門揭煤是指進行巷道掘進時，遇到煤層時，需要進行揭露煤層的過程，存在一定的困難性。在國內大部分的礦產開采過程中，安全事故主要就集中在石門揭煤階段，是采礦工程的重要安全問題。石門揭煤會影響頂板的安全，嚴重的會導致掉頂的發生，引發連片煤層塌落，甚至會引發煤灰與瓦斯事故，給工程和開采技術人員帶來安全隱患，嚴重影響施工的進行。為了避免因石門揭煤導致的安全事故，將超前支護應用在石門揭煤過程中，能有效地降低施工風險，對工人的安全有所保障。

針對超前支護在石門揭煤具體應用分析，工作人員應在見到礦產之前2m處打孔，每個孔之間相距30cm，深度控制在1.7m左右，在每個孔中插入鋼制管，根據其地理位置和礦產的相關特性，工作人員對鋼管的長度、直徑可進行適當的調節。例如，山東開源煤礦企業在揭煤層時，煤段低吊頂情況比較嚴重，在4m左右，利用正常的架棚前探梁不能有效的控制超前吊頂。針對這種情況，可以用超前支護進行處理，煤礦前2m超前打眼，深度控制在1.7m，均勻散布在巷道附近。每個眼內插入一根長約3m的鋼管，進行超前護頂處理。在每次需要進行炮擊前都要進行一次處理措施，將炮眼的深度控制在支護眼深度以下。實際應用中，應根據礦石種類和實際情況，合理地對鋼管材質、鋼管間的距離等因素進行調整，提高穩定性，保障施工作業的安全。

4 超前支護的經濟效益

超前支護作為有效提高施工安全性的措施被廣泛使用，保證了無數工程的順利實施，為企業創造了大量的經濟效益，同時也穩定了使工人對待工作的心態，具有無形的企業價值。采礦工作與其他工作相比，危險性較高，因此必須做好保障施工安全的措施，通過實際操作保證工程的實施，對煤礦企業和社會經濟的發展具有積極的推動作用。而企業為了達到預期效果，也會加強對超前支護技術的研究，間接地促進了超前支護技術的發展。

5 結束語

采礦企業在為社會提供能源的同時，也推動了社會經濟的發展，而作為采礦企業中的工人，安全永遠應被排在首位。超前支護作為安全防護手段是施工的必要措施，企業必須在保證工人安全的前提下安排施工作業，并且充分認識到超前支護的重要性，重視超前支護技術的研究，降低支護手段的操作難度，最大限度的利用超前支護技術對施工提供保障。

參考文獻：

[1]尹賢剛，諶立勇，鄭云.超前支護在采礦工程中的應用研究[J].礦業研究與開發，2012（5）：60-62.

[2]王艷軍.超前支護在采礦中的應用效果分析[J].山東煤礦科技，2015，05：120.

[3]高奇強.超前支護在采礦工程中的應用探析[J].能源與節能，2017（11）：183-184.