超前支護在采礦工程中的應用研究

韓永生

（甘肅能源化工職業學院，甘肅 蘭州 730207）

將超前支護技術應用到采礦工程之中，讓相關企業獲得了極大的經濟利益，也正因此超前支護技術被廣泛應用到了現階段的采礦項目作業中，讓采礦工程穩定及安全性等得到了有效提升，同時還保證了采礦工程正常順利且穩定的進行。

1 超前支護的基本闡述

當開展井下煤礦等項目施工作業時，使用支護技術最主要的目的即確保采礦工作區域有一個較為穩定的結構，從而給井下作業提供一個相對安全與穩定的環境。而超前支護技術屬于一項新型輔助類的支護工藝，由于具有顯著優勢，因此近些年在井下煤礦的開采行業中得到了十分廣泛的應用。在經過大量實踐之后，充分表明了此類施工技術所具有的極強的可靠性和安全性。除了在采礦工程中得到廣泛應用之外，該技術還被應用到了公路維修、隧道項目施工以及鐵路建設等諸多領域中，有著極為出色的適用性[1]。相較于其它施工項目，煤礦作業環境較為惡劣，因此在將超前支護技術應用到采礦工程中時必須要對采礦需要、礦區附近地質具體條件以及水文情況等進行充分調查，并以此為基礎確定開采進度和施工具體方案，從而保證超前支護技術在實際使用過程中可以展現出最為理想的支護效果，進而給相關企業帶去一定的經濟效益。

當開展采礦作業時，任何一項意外事故都有可能導致井下施工人員遭遇不測，因此當把超前支護技術應用到采礦作業重視，必須要針對具體情況挑選最佳的棚架等支護設施型號。支護實際方案的制定和設備選用等工作也要完全依據井下圍巖之中巖石組成和松散的實際程度、不同類型鋼管與鋼軌頂棚的具體加固狀況等進行，借助泥漿灌注等相關方式加固松散的泥土，依據上述施工流程來讓超前支護施工計劃得到合理且有效論證[2]。另外，在實際施工過程中還能夠利用各類已經成熟化的支護手段與施工經驗，借助水泥良好的凝固型，對固礦區域之中相對松散的泥土進行加固處理，并通過鋼管以及鋼軌等材料來加固頂棚，以此保證做實際開采過程中采煤巷道的安全性。

2 采礦工程中超前支護技術的應用

2.1 在石門揭煤過程中對超前支護技術的應用

2.1.1 存在的問題

當開采煤礦時，石門揭煤一般為事故出現概率最高的環節，當開展巷道掘進作業時，揭露遇到煤層時通常會造成煤層段發生掉頂的問題，而這恰好就是石門揭煤環節所遇到的最為棘手的問題，當前這一問題還未得到有效解決，是我國礦石開采領域之中石門揭煤階段最為重要的一個隱患問題。當石門揭煤時出現了掉頂等情況，那么極有可能會導致煤層連片塌落，嚴重者還會造成大量煤層段發生掉頂問題，從而對采礦人員工作的進度造成嚴重影響，甚至還會出現煤灰和瓦斯等嚴重事故，進而對相關開采人員和技術人員生命安全產生直接威脅，嚴重損害有關企業經濟效益。現階段，掉頂問題仍舊頻繁出現在我國煤礦開采揭煤工作之中，而為了可以避免此類問題出現，工作人員在開采前會先通過架棚探梁來進行支撐，同時借助有關手段處理頂板，然而經過一段時間實踐之后發現，該方式仍舊無法有效預防掉頂事故的出現，而且也無法避免瓦斯大量涌出，變成了采礦工程中十分棘手的難題。

2.1.2 石門揭煤過程中超前支護技術的應用研究

在當前石門揭煤環節，掉頂是一個較為普遍且性質相對嚴重的問題，工作人員在嘗試了多種方式之后仍未取得理想效果，然而在該過程中應用超前支護技術卻可以取得一個較為出色的效果，可以有效降低掉頂問題發生概率，有助于石門揭煤正常進行[3]。下述即該環節內應用超前支護技術的具體情況：首先，當見礦物之前便要在巷道之中提前做好對應的應急處理計劃，在和礦物相距2m處進行打眼，孔眼間距需要保證處于300mm以內，并且深度最好為1.8m左右，施工人員必須要嚴格把控孔眼間距及深度；其次孔眼需要在巷道附近均勻分布，每一個孔眼之中都要插入一根直徑適宜的鋼管，因為其長度能夠調節，所以工作人員需要按照巷道實際情況確定鋼管使用的具體程度和厚度。最后，在上述操作完成之后便可開始超前護頂的保護工作，當炮擊揭煤時必須要對超前護頂的保護措施進行嚴格把控，確保各環節準確無誤，倘若在此過程中發現問題鋼管要立即進行更換，并對鋼管間距進行核查，最終確保后續工作得以正常進行。

2.2 礦產回采工作中對超前支護技術的應用分析

礦組資源在煤礦實際開采和掘進等過程中，會因施工人員踩踏以及爆破作業等因素的影響而發生損害，并使得井下施工環境整體安全性能顯著降低，從而導致出現塌方或者巖壁脫落[4]。因此，為了保證礦區內的煤炭資源利用效率得到進一步提升，進而對剩余礦藏進行進一步開發，施工人員與技術人員必須要在施工安全得到有效保障的基礎之上實施礦產回采[5]。

依據原始路徑進行開采作業所形成的特殊漏斗開展探測可以有效與快速找到可以做回采作業的才是資源。此類方式盡管有著高效性與便捷性等特點，但是卻存在有極大安全風險。礦區在經過了開采施工之后，其自身承重水平會出現顯著降低，而原始地質情況也會隨之出現極大的轉變，在后續強烈施工過程中可能會因振動而導致巷道塌方事故出現，因此在回采時最好不要讓近路間距超過5m。

目前，礦產回踩作業大多會在老舊廢棄廠礦連接位置來開展重復循環式施工，相較于原始型回踩施工，此類施工方式以經濟效益的犧牲為代價換來了更為理想的安全性。當將超前支護技術應用到回采的工作面中時，必須要挑選出適宜的支架。通常情況下左右兩架支架便可劃為一組，同時通過防滑性千斤頂或者其它類似裝置來為架體頂梁和架體底座進行穩固連接處理。除此之外，每一個支架前后的兩節還需要確保頂梁后部以及后節伸縮梁實現有效的連接，通過千斤頂和連接頭等加固每一個節點底座。

2.3 巷道掘進工作中超前支護技術的應用研究

對于施工單位而言，巷道掘進是一項較為棘手的問題，很難找到問題切入點，由其本質來看，提升航道掘進工作的工作效率是讓巷道掘進及相關問題得到有效解決的根本方式。通過引進臨時的機械化支護方式可以在確保巷道掘進高效性的基礎上，增強綜掘機工作的水平，從而實現真正的高效、穩定且安全掘進。在將超前支護技術與懸臂縱軸掘進機進行完美結合之后得到了一個高效且安全性較高的機載型臨時支護設備，它除了可以在開掘過程中高效的搭建支護鋼架之外，也可以將支護裝置進行有效的拆除，從而給下一環節掘進帶去一定的技術保障，是掘進施工的整體效率實現顯著提升同時還有效減少了人力資源的投入。在機載臨時性支護裝置中懸臂縱軸型掘進機占據著絕對核心地位，當開展實際施工時，綜掘機是最為主要的供油裝置，它的工作原理是掘進機內專用的工作閥會和油路建立有效連接，當機器在工作過程中，三位兩通工作閥會把支護裝置的油路打開并連接至原站，從而實現油路互相連通等目的。同時當超前支護加開始作業以前，還需要關閉掘進機的油路，將頂架以及側架展開伸出，將與之相關的支護頂架和液壓控制手柄向前進行推動，這一環節最為主要的任務就是在頂梁架內安裝支護鋼架、鋼網。當上述操作全部完成之后，操作閥中會有由溢流閥內流出的液壓油滲入，而且當液壓油流經分流閥后便會滲入至雙向鎖之中，最后當雙向鎖開啟后流入到油缸之中，借助雙向鎖對油量進行控制。上述所有工序均完成之后，定量和主架便會逐漸打開，同時將鋼網以及鋼帶緊緊壓在對應的巷道頂板中，這是需要立即開始打眼與錨桿等安裝。

2.4 超前支護技術具有的經濟效益

因為超前支護在礦業面貌保護中有著較為出色的效果，所以在礦業項目的建設領域中得到了極為廣泛的應用，通過這種方式能夠有效提高礦業建設安全性，從而保證工程項目正常穩定進行[6]。另外，大量企業通過該技術獲得了諸多好處，例如：提高采礦作業的安全性以及企業經濟最終獲得的經濟效益等，因此該技術受到了相關企業極為廣泛的關注，并且在多種類型的項目中得到了廣泛的應用，雖然無法對此類方法所取得的利益進行準確計算，但是的確給有關企業帶去了極為可觀的經濟效益，因此我們應該在此方面加強研究，以促進采礦行業的健康持續發展。

3 結束語

所謂超前支護技術實際上就是在破碎巖體或者松軟巖體中通過超前掘進工作面的方式進行支護作業的技術，該技術是在近些年得到廣泛應用的一類新型技術，借助它可以讓井下施工安全性得到有效提升。在采礦工程中應用該技術時需要對礦區實際情況進行全面考慮，同時制定出與之對應且合理的設計施工計劃。除此之外，在進行支護施工時也需要提前預防后續煤礦開采及掘進工作中可能出現的意外情況，最終讓支護技術效果得到最大程度的展現。隨著科學技術不斷發展，超前支護技術必然會實現進一步優化和完善，最終讓我國采礦行業實現穩定且安全的發展。