掘進巷道支護方案優(yōu)化設(shè)計研究

張文波

摘 要：目前我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，礦企為我國發(fā)展做出了很大貢獻。作為采礦工程中最重要的運輸通道，巷道的安全性直接決定了工程能否高效順利的進行。若工程巷道存在安全隱患，將會嚴(yán)重威脅到后期采礦工程的順利進行，從經(jīng)濟層面上講，會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失;從安全層面上講，會危害作業(yè)人員的生命安全。所以，無論從哪個層面上講，針對采礦工程巷道掘進和支護技術(shù)應(yīng)用的研究對于采礦事業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。文章從巷道掘進和支護技術(shù)的用途、現(xiàn)階段的發(fā)展程度出發(fā)，分析各方面的技術(shù)要點和施工過程中的注意事項，希望能夠?qū)ξ覈傻V事業(yè)有所幫助。

關(guān)鍵詞：掘進巷道;支護方案;優(yōu)化設(shè)計

引言

在煤礦開采過程中，巷道的掘進與支護作為煤礦生產(chǎn)中心環(huán)節(jié)，同時也是關(guān)鍵關(guān)節(jié)，能否保證巷道掘進與支護的質(zhì)量，直接關(guān)系到煤礦的生產(chǎn)效率。但巷道掘進與支護往往容易受到諸多因素所影響，其中主要包括支護技術(shù)、施工設(shè)備、以及地質(zhì)條件等，而巷道空間主要以周邊煤層與巖體為基礎(chǔ)，通過支護保護巷道空間，為煤炭運輸與開采提供了重要的保障。

1巷道支護技術(shù)的相關(guān)概述

巷道支護技術(shù)又可以細(xì)分為圍巖支護、圍巖加固以及多元支護技術(shù)等。其中圍巖支護主要是通過金屬支架來對巷道圍巖表面進行支撐，以此來緩解圍巖變形的壓力，是一種被動的支護方式，也是臨時的支護方式。由此可以看出，如果井下掘進過程中，長時間采用圍巖支護的方式，會存在著安全隱患。圍巖加固就是通過錨桿錨索鉆孔的方式來對圍巖的內(nèi)部進行加固，從而緩解了圍巖的變形時間，是一種主動支護的方式。而多元支護技術(shù)是利用多種支護技術(shù)的綜合體，如錨索+錨桿+錨注的方式，來對圍巖進行保護。因此不同的項目，還可以根據(jù)自己的實際情況選擇合適的巷道支護方式。

2煤礦巷道施工及相關(guān)注意事項

鉆眼爆破法作為巖石巷道中常見的方法，在煤礦開采作業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。對于每層中間的巷道而言，為了保證其作業(yè)質(zhì)量，此時可選用多臺煤電鉆展開相應(yīng)的作業(yè)。在相關(guān)作業(yè)過程中，施工單位要合理規(guī)劃設(shè)計巷道的位置，確保巷道位置的準(zhǔn)確性。并在當(dāng)前工作的基礎(chǔ)上，強化施工方面的管理，做好施工方案設(shè)計。在實際的爆破過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體實際情況，合理選擇爆破參數(shù)，其中包括鉆孔傾斜、裝藥形式、鉆孔深度等。為了實現(xiàn)巷道快速掘進，則需要合理安排好支護、裝巖、爆破三個工序之間的關(guān)系，在煤巷施工過程中，尤其進行鉆眼操作時，必須將其放在特定的高度，引起足夠的重視，并對炮眼之間的距離進行嚴(yán)格控制。基于當(dāng)前這種情況下，工程師需要在平面掘進施工圖中合理設(shè)計炮眼及參數(shù)。同時，炮眼選擇要結(jié)合巷道實際情況而定。與巖層相比較而言，煤層相對較軟。在掘進作業(yè)過程中，一般主要選用單向掏槽方式，但需要引起注意的是掘進作業(yè)要結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的實際情況，合理設(shè)置炮眼的深度。如果巷道斷面較小的情況下，可選擇復(fù)合掏槽式進行掘進。隨著掘進不斷深入，遇見程度較深炮眼的情況下，此時需要根據(jù)實際情況而定。如果煤層中間存在較軟的夾層，應(yīng)當(dāng)預(yù)先進行在軟煤層進行掏槽作業(yè)，并布置3個傾斜角度處于60°～90°之間的掏槽。如果巷道斷面較小，無需炮眼進行輔助作業(yè)。鉆眼爆破法作為煤礦巷道掘進重要的方法，在具體作業(yè)過程中發(fā)揮著重要的作用，有助于實現(xiàn)對煤炭資源的合理開發(fā)利用。同時，要保證在當(dāng)前過程中，及時將掘出的煤運輸出去。由于裝煤需要消耗大量的勞動體力，通常主要運用ZMZ型裝煤機輔助作業(yè)，而ZMZ類型的裝煤機主要通過履帶式行走的方式運輸煤，尤其在礦山狹窄的環(huán)境中，具有一定的靈活性，同時還具備高效持續(xù)性強等優(yōu)點，致使其得到了廣泛的應(yīng)用。

3采礦工程巷道支護技術(shù)的應(yīng)用

3.1砌碹支護技術(shù)應(yīng)用

一般砌碹支護技術(shù)的應(yīng)用組成大部分是料石、混凝土砌塊以及鋼筋混凝土等。砌碹支護技術(shù)大多是應(yīng)用在煤礦巷道施工的早期，其主要的特點是加固性極強，并且技術(shù)應(yīng)用較為簡便，但其應(yīng)用過程中因其屬于被動剛性支護，需要耗費大量的人力進行，這也就使其施工進度較為緩慢，適應(yīng)性也較差，對人力成本和時間成本要求較大，導(dǎo)致其應(yīng)用范圍受限。

3.2混凝土支護技術(shù)要點

作為運用最廣泛的一種支護方法，混凝土支護技術(shù)由于支護效果良好，廣受施工人員青睞，其技術(shù)要點也備受關(guān)注。第一，不能隨意決定混泥土設(shè)備的位置，需要綜合各種因素進行考量，保證設(shè)備布置的合理性。第二，施工過程中，施工人員應(yīng)該在設(shè)計圖的指導(dǎo)下安裝相關(guān)構(gòu)件，切忌融入過多個人想法，施工作業(yè)必須完全滿足施工規(guī)定和設(shè)計要求，細(xì)節(jié)部分更要多加注意。第三，金屬網(wǎng)的強度也應(yīng)該成為施工人員關(guān)注的重點，其對最終的支護效果影響重大。

3.3錨桿支護技術(shù)的應(yīng)用分析

通常情況下，所謂的錨桿支護主要對破碎的圍巖進行加強，通過錨桿支護技術(shù)可以更好的對圍巖上出現(xiàn)的破碎帶、裂紋進行更好的控制。尤其當(dāng)錨桿支護采用以后，極大的保證了支護區(qū)圍巖的完成性，同時煤礦巷道穩(wěn)定性也得到了有效的保證。此外通過錨桿支護技術(shù)的應(yīng)用，使得圍巖周圍應(yīng)力轉(zhuǎn)移到圍巖深部，在一定程度上有助于分散巷道周圍的應(yīng)力。在面對軟巖回采巷道時，此時為了保證實際的支護效果，此時需要選擇多種方式聯(lián)合進行支護。具體主要體現(xiàn)在以下方面內(nèi)容：其一，運用支護網(wǎng)強化巷道圍巖，同時可選用組合梁連接錨桿對那些較為薄弱的地方進行支護。通過當(dāng)前這種支護方式的運用，使得巷道圍巖剛度得到了保障，對巷道周圍破碎區(qū)很好的控制。其二，為了實現(xiàn)支護效果的最優(yōu)化，通常情況下可以進行二次支護，以此來對巷道進行加強支護。在實際的支護過程中，一般情況下可以選用一定的柔性支護，通過當(dāng)前這種設(shè)計方式，可以保證圍巖發(fā)生破裂的情況下，有助于在最短的時間內(nèi)將圍巖破裂產(chǎn)生的能量進行釋放，進而降低安全事故發(fā)生的幾率，不僅可以保證相關(guān)作業(yè)人員的安全，同時也降低了對煤礦企業(yè)的經(jīng)濟損失，保證煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)。

為最大程度化發(fā)揮錨桿支護作用，則需要在巷道支護過程中，嚴(yán)格控制好錨桿配件的質(zhì)量。當(dāng)圍巖應(yīng)力較大的情況下，此時可利用專業(yè)的錨桿螺母代替普通的錨桿螺母。通過當(dāng)前這種設(shè)計方式，可以保證錨桿支護效果的最大化。在具體的應(yīng)用過程中，為了避免錨桿的托板因受力過大而造成變形破壞，則需要注重提升錨桿支護效果，具體主要通過對錨桿托板進行加厚處理實現(xiàn)。當(dāng)錨桿支護結(jié)束后，根據(jù)具體支護的需要，應(yīng)當(dāng)對錨桿支護效果進行檢驗，在實際的檢驗過程中，相關(guān)技術(shù)人員要注重動態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，同時要嚴(yán)格按照檢驗流程進行操作，主要對錨桿受力狀況進行實時監(jiān)測。可以及時發(fā)現(xiàn)錨桿支護過程中存在的問題，同時根據(jù)實際監(jiān)測的結(jié)果，有針對性量作出相應(yīng)的改進。錨桿支護失效在支護過程中較為常見，為了避免更多的錨桿失效，則需要采取有效的補救措施。

結(jié)語

隨著市場的需求和工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，煤礦產(chǎn)業(yè)的開采深度與開采量也在不斷的提高。深度的增加和產(chǎn)量的提升也為煤礦生產(chǎn)施工帶來了更多的挑戰(zhàn)，特別是巷道掘進施工和支護技術(shù)的應(yīng)用需求以及應(yīng)用難度也越來越大。同時煤礦巷道掘進施工與支護技術(shù)所受環(huán)境因素、地質(zhì)條件、設(shè)備應(yīng)用、技術(shù)選擇等方面的制約條件也逐漸的更加苛刻。這也就需要施工管理人員必須要加強對煤礦巷道掘進施工技術(shù)與支護技術(shù)的改進與完善，依據(jù)煤礦開采作業(yè)的實際情況來進行合理的技術(shù)應(yīng)用，進而提高煤礦開采生產(chǎn)作業(yè)的安全性、施工質(zhì)量以及施工效率，確保在安全性提高的前提下實現(xiàn)煤礦產(chǎn)業(yè)開采量滿足市場的需求。

參考文獻

[1] 王強.泰山隆安礦某掘進工作面支護設(shè)計分析[J].山西焦煤科技，2018，42（10）：28-31.