采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)應(yīng)用分析

馮江兵

（山西忻州神達(dá)南岔煤業(yè)有限公司，山西 忻州 036700）

引言

在現(xiàn)代化發(fā)展的背景下，我國(guó)采礦行業(yè)要想進(jìn)一步鞏固市場(chǎng)地位，就應(yīng)該嚴(yán)格保證各項(xiàng)施工技術(shù)實(shí)施的安全性。基于此，在采礦巷道施工中，需綜合考慮地質(zhì)構(gòu)造、圍巖強(qiáng)度、粉塵雜質(zhì)等方面條件，制訂合理的掘進(jìn)與支護(hù)方案，并結(jié)合工程實(shí)際選擇合理的支護(hù)形式，在保障采礦質(zhì)量和效率的同時(shí)，還能做到防患于未然，從根源上杜絕安全事故，以推動(dòng)采礦行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益目標(biāo)的共同實(shí)現(xiàn)。

1 影響采礦工程巷道掘進(jìn)及支護(hù)的因素

1.1 巷道圍巖強(qiáng)度

巷道圍巖強(qiáng)度直接關(guān)系到巷道整體的穩(wěn)定性。為了進(jìn)一步保證巷道支護(hù)施工效果，支護(hù)人員需對(duì)巖層構(gòu)造、巖層厚度及圍巖易變形狀況進(jìn)行勘察，結(jié)合勘察結(jié)果選擇合理的掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)。同時(shí)，圍巖強(qiáng)度還直接關(guān)系到頂板位移變化情況，這二者之間呈反比關(guān)系，即圍巖強(qiáng)度越大，頂板位移變化值就越小，此種狀況說(shuō)明頂板不易發(fā)生變形問(wèn)題，整體穩(wěn)定性良好。因此，支護(hù)人員在具體施工中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)巷道圍巖強(qiáng)度的重視，以保證巷道支護(hù)質(zhì)量[1]。

1.2 地應(yīng)力

在采礦作業(yè)中，若地應(yīng)力控制不到位，則會(huì)造成巖體位移值增加，當(dāng)數(shù)值增加到一定程度時(shí)，支撐物的支護(hù)強(qiáng)度也會(huì)受到影響。在這種情況下，可能會(huì)引起圍巖變形坍塌、巖層斷裂等安全事故。針對(duì)這一問(wèn)題，支護(hù)人員在實(shí)際施工中應(yīng)嚴(yán)格保證施工技術(shù)、施工工藝的合理性，以構(gòu)建可行、有效的支撐體系，從而保障采礦作業(yè)的順利開(kāi)展。

1.3 巷道斷面

在巷道掘進(jìn)與支護(hù)施工中，支護(hù)人員應(yīng)采取措施對(duì)巷道圍巖應(yīng)力進(jìn)行改進(jìn)，避免出現(xiàn)應(yīng)力高度集中的現(xiàn)象。因此，支護(hù)人員需考慮到巷道斷面的形狀，以此優(yōu)化圍巖應(yīng)力不均的問(wèn)題，保障支護(hù)施工安全。

2 采礦工程巷道中常見(jiàn)的支護(hù)形式

支護(hù)技術(shù)是采礦工程巷道施工中的重要技術(shù)之一，有利于保障采礦作業(yè)的安全、高效進(jìn)行。在采礦工程中，需結(jié)合圍巖的實(shí)際構(gòu)造及巖層穩(wěn)定性選擇合理的支護(hù)形式。常見(jiàn)的支護(hù)形式如下：

1）支架支護(hù)。這一支護(hù)形式的支護(hù)力主要作用于圍巖外層。

2）錨桿支護(hù)。這是一種可同時(shí)作用于圍巖內(nèi)層和外層的支護(hù)形式，支護(hù)力對(duì)于增強(qiáng)圍巖的整體強(qiáng)度具有重要意義。在支護(hù)技術(shù)實(shí)施的過(guò)程中，需組織人員對(duì)地質(zhì)勘察、設(shè)備選擇及技術(shù)實(shí)施路線等進(jìn)行討論，同時(shí)在錨桿支護(hù)施工完成后，還應(yīng)對(duì)其展開(kāi)質(zhì)量評(píng)估工作，以保障支護(hù)施工的順利進(jìn)行。

3）注漿加固。由于圍巖性質(zhì)存在較大的差別，在對(duì)圍巖進(jìn)行支護(hù)時(shí)，需要考慮到圍巖的作用力大小及其方向，而注漿加固的支護(hù)形式即可利用圍巖的力學(xué)性質(zhì)來(lái)達(dá)到這一目標(biāo)，同時(shí)可以改變巖體構(gòu)成，有利于增強(qiáng)圍巖強(qiáng)度。

綜上，在外界作用力的影響下，圍巖強(qiáng)度會(huì)發(fā)生一定的變化，可以通過(guò)控制應(yīng)力下降區(qū)的方式改變圍巖應(yīng)力不均的狀態(tài)，同時(shí)可以結(jié)合圍巖強(qiáng)度選擇支護(hù)類型，以此保證支護(hù)效果，切實(shí)推動(dòng)采礦工程掘進(jìn)與支護(hù)施工的順利進(jìn)行。

3 采礦工程巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)及要點(diǎn)

3.1 吊環(huán)式前探梁支護(hù)技術(shù)

該支護(hù)技術(shù)的主要架構(gòu)組成就是三根懸掛的前伸支架，首先測(cè)量出礦井巷道的中軸線，并在中軸線設(shè)置一根支架，另外兩根支架設(shè)置在距離中間支架100 cm處，同時(shí)為了保證支架的穩(wěn)固性，需對(duì)支架采取加固措施。在吊環(huán)式前探梁支護(hù)技術(shù)運(yùn)用過(guò)程中，前探梁需要采用吊環(huán)輔以固定，并采用11號(hào)礦用工字鋼材，以保證吊環(huán)的強(qiáng)度符合施工標(biāo)準(zhǔn)。在錨桿施工中需要設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的絲扣，并將全部吊環(huán)安裝在絲扣上，此舉有利于提高采礦工程巷道掘進(jìn)支護(hù)的施工效果。

3.2 吊鏈?zhǔn)角疤搅褐ёo(hù)技術(shù)

和吊環(huán)式前探梁支護(hù)技術(shù)結(jié)構(gòu)類似，吊鏈?zhǔn)角疤搅褐ёo(hù)技術(shù)的主要架構(gòu)組成是三根吊鏈?zhǔn)降那疤搅海紫葴y(cè)量出巷道的中軸線，并在中軸線設(shè)置一根吊鏈?zhǔn)角疤搅篬2]，另外兩根吊鏈設(shè)置在距離中間吊鏈100 cm處，同樣利用吊環(huán)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)處理。另外，在實(shí)施吊鏈?zhǔn)角疤搅褐ёo(hù)技術(shù)時(shí)，需在礦井中布置一些浮矸活石，利用這些浮矸活石的干擾性推動(dòng)前探梁向前移動(dòng)。同時(shí)，在掘進(jìn)施工中一定要構(gòu)建臨時(shí)支架，保障掘進(jìn)施工的安全開(kāi)展，避免對(duì)施工人員安全構(gòu)成威脅。

3.3 永久性支護(hù)技術(shù)

3.3.1 錨桿支護(hù)

大量工程實(shí)踐表明，錨桿支護(hù)技術(shù)在采礦工程掘進(jìn)支護(hù)施工中得到了有效應(yīng)用。該技術(shù)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益已被社會(huì)公眾認(rèn)可，其優(yōu)點(diǎn)具體體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是投入成本低，二是施工過(guò)程中安全性較高。由于受到差異性性能、型號(hào)等因素的影響，錨桿支護(hù)技術(shù)在實(shí)際施工中所采用的支護(hù)形式具有多樣性特點(diǎn)，使用頻率較高的就是復(fù)合玻璃鋼錨桿。玻璃鋼具有較高的強(qiáng)度性能，桿體尺寸一般不超過(guò)0.26 cm，還可以將其應(yīng)用于鉆孔施工中。再加上玻璃鋼錨桿內(nèi)端頭通常以左旋麻花結(jié)構(gòu)為主，在支護(hù)施工完成后，可以保證錨桿和巖石層面的應(yīng)力處于一個(gè)相對(duì)平衡狀態(tài)。另外，施工人員在安裝錨桿時(shí)需要特別注意的一點(diǎn)是，在使用錨固劑對(duì)錨桿進(jìn)行加固支護(hù)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格規(guī)劃好錨固劑的攪拌周期，保證錨固一次成功，避免二次修補(bǔ)，從而減少維修費(fèi)用的投入。

3.3.2 錨索支護(hù)

在采礦工程中，錨索支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，具體如下：一是能將巖層表面的使用價(jià)值充分發(fā)揮出來(lái)；二是能更好地保證巖層支護(hù)效果；三是能保證巖層結(jié)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間處于穩(wěn)定的狀態(tài)，減少巷道發(fā)生下沉與變形的可能性。在錨索支護(hù)施工的過(guò)程中，施工人員需要利用尺寸規(guī)格滿足施工要求的托盤(pán)工具，對(duì)錨索設(shè)備的性能使用狀況進(jìn)行整合，以保證錨索支護(hù)施工的效率和支護(hù)效果。

3.3.3 錨、網(wǎng)、噴支護(hù)

這是一種綜合性支護(hù)手段，具體來(lái)說(shuō)就是綜合考慮巷道的施工條件，選擇錨桿、錨索和錨網(wǎng)相結(jié)合的支護(hù)技術(shù)，并在支護(hù)過(guò)程中對(duì)巷道進(jìn)行噴漿處理。目前這種綜合性支護(hù)手段在采礦工程中的應(yīng)用規(guī)模較大。該支護(hù)形式的安全系數(shù)較高，且能適應(yīng)地質(zhì)條件復(fù)雜的掘進(jìn)巷道，已經(jīng)在中大型采礦工程中得到了有效應(yīng)用[3]。其弊端主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是施工工序復(fù)雜，可能耗費(fèi)的施工周期較長(zhǎng)；二是投入成本較大，不適用于小型采礦工程支護(hù)施工中。因此，在選擇巷道掘進(jìn)支護(hù)方式時(shí)，需遵循因地制宜的原則，有必要對(duì)礦區(qū)的地質(zhì)條件、圍巖強(qiáng)度等進(jìn)行勘察，并結(jié)合勘察結(jié)果選擇合理的支護(hù)形式，以實(shí)現(xiàn)采礦工程經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

4 結(jié)語(yǔ)

在采礦工程中，巷道掘進(jìn)與支護(hù)作為保障采礦效率和質(zhì)量的重要施工技術(shù)，操作人員應(yīng)對(duì)這兩種技術(shù)的影響因素及支護(hù)形式進(jìn)行明確，并在此基礎(chǔ)上，綜合考慮巷道的地質(zhì)條件、圍巖強(qiáng)度等來(lái)選擇合理、可行的巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)，以保障支護(hù)施工的效果，降低安全事故的發(fā)生率。另外，若支護(hù)現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下，還應(yīng)做好通風(fēng)防塵的工作，以致力于提高采礦工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，從而推動(dòng)采礦行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。