巷道快速掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)的分析

龐坤宇

摘要：近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，工業(yè)化進(jìn)程的加快使得我國(guó)對(duì)于鐵礦資源的需求量越來(lái)越大，為了滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的鐵礦需求量，要加大鐵礦的開(kāi)采，在鐵礦開(kāi)采開(kāi)挖礦井時(shí)，要采取有效的措施保證安全，在井下巷道掘進(jìn)時(shí)要采取可靠的支護(hù)措施，由于井下巷道的環(huán)境復(fù)雜，要結(jié)合不同的空間和地質(zhì)條件選用不同的支護(hù)技術(shù)，這樣可以保證礦井開(kāi)挖過(guò)程中的安全性，為提升我國(guó)鐵礦產(chǎn)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。基于此，本文簡(jiǎn)要的分析了鐵礦開(kāi)采中巷道快速掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：鐵礦;巷道掘進(jìn);頂板支護(hù)技術(shù)

Abstract： In recent years， China's economy has developed rapidly， and the acceleration of industrialization has made China's demand for iron ore resources more and more. In order to meet the growing demand for iron ore， it is necessary to increase the mining of iron ore. When excavating a mine， effective measures must be taken to ensure safety， and reliable support measures must be taken when the underground tunnel is being driven. Due to the complex environment of the underground tunnel， different supporting technologies must be selected in accordance with different spaces and geological conditions， so that it can ensure the safety of the mine during the excavation process， and lay a solid foundation for increasing the output of iron ore in China. Based on this， this article briefly analyzes the roof support technology for rapid tunneling in iron ore mining.

Key words： iron ore;roadway excavation;roof support technology

0? 引言

當(dāng)前，在我國(guó)鐵礦開(kāi)采的過(guò)程中，安全事故時(shí)有發(fā)生，最常見(jiàn)的鐵礦事故就是礦井塌方，一旦出現(xiàn)類(lèi)似安全事故，會(huì)嚴(yán)重危及礦井工作人員的生命安全，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致鐵礦開(kāi)采的停滯，影響行業(yè)的發(fā)展。為了提升鐵礦開(kāi)采過(guò)程中的安全性，要對(duì)巷道的頂板進(jìn)行合理的支護(hù)，確保礦井不會(huì)出現(xiàn)塌方等問(wèn)題，在開(kāi)采過(guò)程中，要結(jié)合地勘報(bào)告和實(shí)際的環(huán)境選擇合適的支護(hù)方式，在巷道掘進(jìn)中常用的支護(hù)方式有錨噴式支護(hù)、錨桿式支護(hù)、鐵柱式支護(hù)、型鋼支護(hù)及收縮支護(hù)，這些支護(hù)技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，在巷道掘進(jìn)時(shí)要合理選擇。

1? 鐵礦巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)

為了進(jìn)一步提升我國(guó)鐵礦開(kāi)采的效率，要保證鐵礦開(kāi)采過(guò)程中的安全性，在礦井巷道掘進(jìn)中要采取合適的支護(hù)技術(shù)，下面介紹幾種常見(jiàn)的鐵礦巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)：

1.1 錨噴式支護(hù)? 在巷道掘進(jìn)施工過(guò)程中，可能巷道內(nèi)富含豐富的鐵礦，需要在巷道內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)期作業(yè)，由于巷道的頂板上承載的土層較厚，在鐵礦開(kāi)采過(guò)程中需要對(duì)頂板進(jìn)行永久的加固，一般采用錨噴式加固，指的是在頂板掛上鋼筋網(wǎng)片，然后利用高壓設(shè)備噴射混凝土，使得頂板能在混凝土的作用下不出現(xiàn)變形。一般要根據(jù)頂板的覆土厚度來(lái)考慮噴錨的厚度，保證頂板的承載力能滿(mǎn)足要求，不會(huì)在鐵礦開(kāi)采的過(guò)程中因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備的擾動(dòng)使得巷道塌方，這就是錨噴式支護(hù)的重要作用。錨噴式支護(hù)成本較大，施工周期較長(zhǎng)，一般用于開(kāi)采周期較長(zhǎng)的巷道。

1.2 錨桿支護(hù)? 在礦井巷道掘進(jìn)施工中，錨桿支護(hù)是最為常見(jiàn)的一種支護(hù)方式。錨桿支護(hù)主要利用錨桿體和底座對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)，然后可以通過(guò)鋼網(wǎng)將所有錨桿固定起來(lái)，這樣就可以形成一個(gè)整體，提升巷道頂板的承載力。由于錨桿的底座和頂座安裝有托盤(pán)，可以根據(jù)支護(hù)的松緊程度來(lái)調(diào)節(jié)托盤(pán)，這樣可以確保最好的支護(hù)效果，所以這種支護(hù)方式被廣泛應(yīng)用到礦井巷道頂板支護(hù)中。

1.3 鋼格柵支護(hù)技術(shù)? 鋼格柵支護(hù)技術(shù)在鐵礦掘進(jìn)巷道支護(hù)中也是一種常見(jiàn)的支護(hù)方式，這種支護(hù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是鋼格柵加工起來(lái)較為簡(jiǎn)單，不需要大型的設(shè)備，質(zhì)量輕易安裝，造價(jià)成本較低。它的抗彎型和抗扭性較好，適用于巷道施工的特性。由于鋼格柵也具備一定的柔軟性，可以適應(yīng)表面凹凸不平的巷道，正因?yàn)樗@種特性，在巷道內(nèi)部發(fā)生變化時(shí)，它可以與巷道頂板很好的貼合在一起，進(jìn)一步起到支護(hù)的作用。在實(shí)際的應(yīng)用中，鋼格柵支護(hù)技術(shù)能夠取得較好的支護(hù)效果，能夠有效保護(hù)整體的可靠和穩(wěn)定性，具有較高的安全性和效率。但這種支護(hù)技術(shù)也有一定的缺點(diǎn)，比如鋼格柵整體的承載力不是太高，對(duì)于一些頂板承載力較大的巷道不宜使用，因此進(jìn)一步優(yōu)化這項(xiàng)支護(hù)技術(shù)也迫在眉睫。鋼格柵支護(hù)的鐵礦巷道如圖1所示。

1.4 礦用支護(hù)型鋼支護(hù)技術(shù)? 在鐵礦巷道掘進(jìn)開(kāi)采過(guò)程中，如果鐵礦開(kāi)采的速度較快，開(kāi)采周期較短，可以在開(kāi)采的過(guò)程中根據(jù)頂板的形狀提前制作好型鋼用于頂板支護(hù)，由于型鋼的強(qiáng)度較好，承載力較高，可以根據(jù)頂板的形狀制成各種不同的支護(hù)形式;有些頂板上層土質(zhì)較好，覆土不厚，可以直接用鋼柱進(jìn)行支撐;有些頂板的整體強(qiáng)度較低，可以制作一個(gè)整體的型鋼，對(duì)頂板進(jìn)行支撐。型鋼支護(hù)的鐵礦巷道如圖2所示。

2? 巷道快速掘進(jìn)中影響頂板支護(hù)穩(wěn)定性的因素

在鐵礦開(kāi)采過(guò)程中，要結(jié)合不同的地質(zhì)條件和周邊環(huán)境采取合理的頂板支護(hù)技術(shù)，結(jié)合上文提到的四種常用的頂板支護(hù)技術(shù)，要深入分析影響頂板支護(hù)穩(wěn)定性的因素，要結(jié)合實(shí)際的施工情況選擇最優(yōu)的支護(hù)方式，保證頂板的穩(wěn)定性，提升鐵礦開(kāi)采過(guò)程中的安全性。

2.1 施工巷道的地質(zhì)條件及周邊環(huán)境? 由于鐵礦都是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的作用形成的，所以鐵礦儲(chǔ)量豐富的地方一般地質(zhì)情況比較復(fù)雜，在礦井巷道掘進(jìn)中，提升了鐵礦開(kāi)采的難度。一方面擔(dān)心掘進(jìn)的過(guò)程中遇到微風(fēng)化的巖層，這種巖層非常堅(jiān)固，在掘進(jìn)過(guò)程中很難破碎，這樣就降低了開(kāi)采的效率;另外在掘進(jìn)的過(guò)程中如果遇到軟土層或者含水量較大的土層，也會(huì)增加開(kāi)采難度，對(duì)于頂板的支護(hù)也比較復(fù)雜，這時(shí)候可以考慮噴錨支護(hù)，并在巷道中合理設(shè)置排水溝，保證地下水可以自由排出，形成良好的水循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)噴錨支護(hù)將軟土層形成一個(gè)整體，提升巷道頂板的承載力，所以在巷道掘進(jìn)施工時(shí)，要根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況和周邊的環(huán)境選擇合理的支護(hù)方式，消除復(fù)雜環(huán)境對(duì)于鐵礦開(kāi)采工作的不利影響。

2.2 工藝技術(shù)? 在鐵礦巷道掘進(jìn)的過(guò)程中，掘進(jìn)工藝也會(huì)對(duì)支護(hù)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。當(dāng)前常用于礦井掘進(jìn)的工藝就是鉆爆法、機(jī)械掘進(jìn)法，這兩種掘進(jìn)方法在掘進(jìn)中的擾動(dòng)都較大，對(duì)于支護(hù)的穩(wěn)定性也會(huì)造成影響。對(duì)于不同的掘進(jìn)工藝要選擇不同的支護(hù)技術(shù)。如果采用機(jī)械設(shè)備綜合掘進(jìn)，那么對(duì)于機(jī)械工作面的要求較高，就可以用型鋼支護(hù)，在機(jī)械掘進(jìn)的同時(shí)用型鋼將頂板支撐住，提升頂板的整體穩(wěn)定性，如果用錨桿支護(hù)會(huì)因?yàn)槲恢玫臎_突影響機(jī)械設(shè)備的正常工作;如果采用鉆爆法進(jìn)行掘進(jìn)開(kāi)采，一般可以采用錨桿支護(hù)或者噴錨支護(hù)，這樣可以避免爆炸時(shí)對(duì)整體產(chǎn)生過(guò)大的擾動(dòng)，破壞巷道井壁的完整性。為了消除掘進(jìn)工藝對(duì)于頂板支護(hù)穩(wěn)定性的影響，要選擇合理的支護(hù)技術(shù)。

3? 提高鐵礦巷道頂板支護(hù)技術(shù)的有效措施

為了進(jìn)一步提升我國(guó)的鐵礦開(kāi)采效率，保證鐵礦開(kāi)采質(zhì)量，最為基礎(chǔ)的就是要保證鐵礦開(kāi)采過(guò)程中的安全性，要采取有效措施提升頂板支護(hù)的穩(wěn)定性，結(jié)合上文提到的影響支護(hù)穩(wěn)定性的因素，在具體的掘進(jìn)開(kāi)采中，要采取有針對(duì)性的措施進(jìn)行解決，下文筆者結(jié)合自身多年的鐵礦開(kāi)采工作經(jīng)驗(yàn)提出了幾點(diǎn)建議：

3.1 做好地質(zhì)勘探工作? 在鐵礦開(kāi)采前，要對(duì)鐵礦的儲(chǔ)量及鐵礦所在的地質(zhì)層進(jìn)行合理的分析，做好地質(zhì)勘查工作，了解周邊的水文條件，這樣可以選擇合理的掘進(jìn)開(kāi)采方式，也可以確定好選用何種支護(hù)技術(shù)最為安全。做好充足的準(zhǔn)備工作可以提升鐵礦開(kāi)采掘進(jìn)的效率。

3.2 選擇合適的掘進(jìn)施工工藝和掘進(jìn)機(jī)械? 在傳統(tǒng)的礦井開(kāi)采中，常用的掘進(jìn)開(kāi)采方式就是鉆爆法，隨著我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展，多種掘進(jìn)機(jī)械被廣泛應(yīng)用到鐵礦開(kāi)采中，這些機(jī)械在掘進(jìn)時(shí)對(duì)于土層的擾動(dòng)較小，施工的效率也快，可以不破壞頂板支護(hù)的穩(wěn)定性。所以要結(jié)合礦井的地質(zhì)條件選擇綜合性的掘進(jìn)機(jī)械，這樣可以提升掘進(jìn)過(guò)程中的安全性。

3.3 鐵礦企業(yè)要重視巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)? 在礦井巷道的掘進(jìn)過(guò)程中，鐵礦企業(yè)要重視對(duì)于頂板的支護(hù)，要在做好充足的準(zhǔn)備工作前提下，有足夠的資金投入用于頂板支護(hù)，要意識(shí)到頂板支護(hù)對(duì)于提升礦井開(kāi)采安全性的重要作用。這樣在考慮頂板支護(hù)時(shí)不會(huì)因?yàn)椴牧虾驮O(shè)備的問(wèn)題影響正常的開(kāi)采進(jìn)程。

3.4 提升快速掘進(jìn)過(guò)程中的安全監(jiān)督? 在巷道進(jìn)行頂板支護(hù)的時(shí)候，要根據(jù)井下地質(zhì)構(gòu)造情況結(jié)合巷道圍巖的力學(xué)性質(zhì)來(lái)采取合適的支護(hù)方式。特別在重點(diǎn)工作區(qū)域的安全防護(hù)工作要做細(xì)，通過(guò)先進(jìn)的安全監(jiān)測(cè)技術(shù)確保整體工作區(qū)域安全，避免快速掘進(jìn)時(shí)頂板的支護(hù)出現(xiàn)安全隱患。在頂板支護(hù)施工時(shí)，要完善和明確頂板支護(hù)的材料數(shù)量、尺寸以及支護(hù)方式等，要對(duì)相關(guān)掘進(jìn)人員要進(jìn)行技術(shù)交底工作，確保他們能按照規(guī)范的施工工藝進(jìn)行頂板支護(hù)，提升支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而保證掘進(jìn)過(guò)程中的安全性。

3.5 支護(hù)施工的安全要加強(qiáng)管理? 鐵礦井下巷道快速掘進(jìn)作業(yè)中，頂板的支護(hù)穩(wěn)定性極容易受外界因素影響而出現(xiàn)坍塌冒頂問(wèn)題，就得需要嚴(yán)格的管理措施加強(qiáng)安全方面的技術(shù)監(jiān)督管理，需要從安全監(jiān)督人員和支護(hù)作業(yè)人員兩方面加強(qiáng)安全管理，提升安全意識(shí)。

①為了提升支護(hù)的穩(wěn)定性，保證掘進(jìn)過(guò)程的安全性，一定要健全礦井巷道的安全監(jiān)督管理機(jī)制，要按照規(guī)范要去配備足夠數(shù)量的安全監(jiān)督人員，安全監(jiān)督人員要認(rèn)真做好本職工作，在掘進(jìn)過(guò)程中，認(rèn)真檢查支護(hù)結(jié)構(gòu)有沒(méi)有出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，有些支護(hù)形式不合理或者支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力不夠，在掘進(jìn)中結(jié)構(gòu)可能會(huì)破裂桿體可能會(huì)彎曲，這些都是支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的征兆，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并做好加固整改措施，這就是加強(qiáng)安全監(jiān)督管理的重要性。

②要提升礦井人員的專(zhuān)業(yè)操作能力與綜合素質(zhì)，要強(qiáng)化他們的安全意識(shí)，在巷道掘進(jìn)中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，也不會(huì)違章強(qiáng)行作業(yè)，這樣可以從人的因素降低安全隱患，提升礦金掘進(jìn)過(guò)程中的安全性。

4? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了滿(mǎn)足我國(guó)日益增長(zhǎng)的鐵礦需求量，一定要采取有效措施提升鐵礦開(kāi)采量，這就需要鐵礦企業(yè)重視安全作業(yè)，保證礦井巷道掘進(jìn)過(guò)程中的安全性。在開(kāi)采過(guò)程中，結(jié)合礦井的地質(zhì)條件和周邊環(huán)境，權(quán)衡文中提到的常見(jiàn)的頂板支護(hù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合適的支護(hù)方案，提升掘進(jìn)開(kāi)采過(guò)程中的安全性，這樣可以促進(jìn)我國(guó)鐵礦開(kāi)采行業(yè)的發(fā)展。

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