采礦工程巷道掘進和支護應用分析

劉軍 郭長仁

摘要：采礦工程是我國資源能源開發及利用的關鍵工程，對于社會各個領域高效運轉、社會經濟高質量發展具有重要價值。但采礦工程施工周期較長、不確定因素較多，加之施工環境復雜多變、施工技術標準要求較高，如果巷道掘進及支護技術不到位、施工管理不完善，便會制約采礦工程效率及安全性。基于此，文章以采礦工程巷道掘進及支護質量影響因素為切入點，分別探究采礦工程內巷道掘進技術與支護技術的應用策略，以供參考。

關鍵詞：采礦工程;巷道掘進;支護;應用策略

在我國社會主義市場經濟體制建設進程中，采礦工程發揮著舉足輕重的作用，為社會各個領域提供能源及資源基礎的同時促進社會穩定、和諧發展。采礦工程施工周期較強，施工前的作業組織、現場施工條件、機械設備形式、施工人員技術等都會影響巷道掘進及支護的質量與安全性，輕則造成機械設備損壞、施工進度停滯，重則造成人員傷亡。為此，在采礦工程中需高度重視巷道掘進與支護技術的合理、正確應用，制定完善周密的施工組織計劃實現對現場施工的精細化管理，加強對施工細節的把控、找準巷道掘進及支護技術要點，以此從整體上擴大采礦工程經濟效益、社會效益。

一、采礦工程巷道掘進及支護質量影響因素

若想保證采礦工程中巷道掘進與支護技術的應用效果，首先需了解影響巷道掘進及支護施工方法的關鍵因素，在此基礎上制定完善的施工組織計劃與突發情況預處理措施，既可以保證施工進度，又能降低安全事故發生概率。影響采礦工程巷道掘進及支護質量的因素具體如下：

（一）巷道圍巖強度

采礦工程巷道掘進會對周邊圍巖造成不同程度的擾動，改變圍巖原本橫縱向平衡的受力情況，加之巷道掘進中涉及爆破、機械設備等，作業及設備運行中會產生較大頻率、強度的震動，進一步降低圍巖結構的穩固性，如果巷道掘進工作面布置不科學、支護結構體系不完善，便極有可能導致坍塌等安全事故的發生[1]。為此，在巷道掘進施工前需要做好超前勘探技術，借助物探等技術手段了解巷道掘進工作面前端的地質條件、地質結構、圍巖結構及厚度、圍巖變化情況等，制定預處理措施保證不同地質應力下巷道頂底板穩定安全，采取相應的技術方法提升圍巖強度，以此保證采礦工程巷道掘進有序進行，切實避免安全事故的發生。

（二）地應力

地應力，即巖體的初始應力，是指巖體在天然且相對穩定狀態下的內部應力。通常情況下，巖體水平應力略大于垂直應力，主要原因在于巖體在指向地球中心的重力作用下會產生高于垂直應力的水平應力，造成地球巖體復雜的地質構造，會加大采礦工程巷道掘進與支護難度。地應力是影響采礦工程巷道掘進的關鍵性因素之一，不同地應力方向對應不同的巷道破壞形態，尤其是在高應力環境下，巷道圍巖一般具有軟巖的特性，圍巖強度較低且穩定性較差，巷道掘進作業產生的擾動與震動會進一步加劇圍巖的離層、跨落，進而威脅到現場人員及財產安全。為此，在采礦工程巷道掘進施工前需要根據地應力大小及方向判斷地應力場的主應力情況，以此為依據制定完善的巷道支護方案。

二、采礦工程巷道掘進技術的應用

當前我國采礦工程中較為常用的巷道掘進技術包括一體化掘進技術、大斷面掘進技術及綜合機械型掘進技術。不同技術適用于不同施工環境、條件，為此需根據工程具體需求及圍巖實際情況選擇相應掘進技術，保證巷道掘進施工質量。

（一）選擇適宜的巷道掘進工藝

在采礦工程巷道掘進技術應用之前，需要根據實際情況及工程需求科學、合理地選擇相應的巷道掘進工藝，通常包括一體化掘進工藝、大斷面連續掘進工藝，在部分施工條件及環境較為良好的巷道掘進施工中還會應用綜合性掘進工藝。不同巷道掘進工藝有其特定的適用范圍及條件，如一體化掘進技術采用一掘一支施工方法，通常掘進1.4m進行一次錨桿支護，借助采礦機等機械設備進行循環作業，可以有效提升采礦工程巷道掘進效率;大斷面連續掘進技術適用于工作面較大、場地較為開闊的采礦工程，在巷道掘進過程中一邊運用采礦機開眼推進，一邊利用高效率運輸系統將巖石運輸至指定位置，可以提升巷道掘進速度、保證巷道掘進的連續性;綜合性機械掘進工藝以自動化、智能化機械設備為核心，人工作業量較少并且效率較高，各類機械設備處于同一工作面中可滿足現場施工要求，但成本較高。在實際的巷道掘進施工中需根據施工性、經濟性、技術性選擇適宜的巷道掘進工藝[2]。

（二）重視瓦斯監測及排放

瓦斯是采礦工程五大事故之一，伴隨著回采深度的加大，井下瓦斯涌出量會顯著提升，當瓦斯濃度達到一定程度后，機械設備運行、采礦機與圍巖的摩擦等便極有可能誘發瓦斯爆炸事故，嚴重威脅現場人員的生命安全。為此，在采礦工程巷道掘進中需借助傳感器、自動化技術手段實時監測巷道瓦斯濃度，當瓦斯含量超過預定闕值時立即停止施工，將瓦斯排放至濃度安全的情況后才能恢復施工作業。同時，需保持礦井的良好通風，如果圍巖相對穩定、強度較大，可適當擴大巷道截面面積;如果圍巖穩定性不足以支撐大尺寸巷道截面，需要設置通風系統及空氣凈化裝置降低瓦斯濃度，以此保證巷道掘進的安全性。

三、采礦工程巷道掘進支護技術的應用

支護是保證采礦工程中開采作業安全性重要技術措施，當前我國采礦工程巷道支護技術水平有所提升，在傳統的錨桿、臨時性及永久性支護基礎上形成了眾多新技術與新型支護方式，具體如下：

（一）噴射混凝土支護技術

噴射混凝土支護技術適用于圍巖較為穩定、不易發生跨落及冒頂事故的地段。當巷道掘進到達一定深度后，需要檢查巷道掘進是否存在欠挖情況，對比設計圖重新檢查巷道截面尺寸、高度及寬度等參數，清除巷道掘進過程中產生的碎渣、浮石等。在噴射施工中，需遵循自上而下的施工原則，可以避免混凝土從基巖表面脫落。由底部向上噴射混凝土，噴射厚度自下而上逐漸降低，保持噴射厚度處于50至100mm之間。當第一次噴射的混凝土初凝后，一般為20min進行第二次噴射，采用同樣的方式自下而上、厚度降低。檢查實際混凝土厚度，若其總厚度達到100mm停止噴射。噴射混凝土技術可以改善巷道圍巖物理學性能，增強圍巖的穩定性，是一種效果較好、成本較低、操作簡單的巷道掘進支護措施[3]。

（二）錨噴支護技術

錨噴支護技術適用于圍巖較為穩定但節理發育、暴露面積較大的地段。該技術是對噴射混凝土技術的延伸與強化，在噴射混凝土之前首先以一定規格、強度的螺紋鋼錨桿加固巷道圍巖，改變巷道圍巖的受力情況，抵消圍巖的滑動力與剪切力，在提升圍巖強度的同時噴射混凝土進行加固，可以顯著提升巷道掘進支護的支撐力。

（三）超前+錨噴網支護技術

超前+錨噴網支護技術適用于圍巖不穩定地段。首先以超前錨桿支撐巷道易發生跨冒的圍巖，在巷道頂板輪廓線內打孔并插入錨桿，外露垂直錨桿方向焊接鋼筋并懸吊固定在頂板上，超前錨桿安裝就位后進行掘進。每掘進1.4至1.6m敷設一定間距的短密錨桿支護層、噴射混凝土，可以保證圍巖持續穩定，切實降低巷道掘進中安全事故發生概率。

結束語

采礦工程巷道掘進及支護質量影響因素包括巷道圍巖強度、地應力、巷道截面尺寸與形狀。在采礦工程巷道掘進施工中需根據實際情況選擇適宜的掘進工藝、重視瓦斯排放、做好定位工作、控制光面爆破施工質量。在巷道掘進支護中，根據圍巖強度、節理發育、暴露面積等合理選擇噴射混凝土、錨噴、超前+錨噴網支護技術，以此保證巷道掘進施工安全性。

參考文獻

[1]李邦前.采礦工程巷道掘進和支護技術的應用分析[J].四川水泥，2021，{4}（07）：167-168.

[2]田斌.采礦工程巷道掘進和支護技術[J].當代化工研究，2021，{4}（12）：72-73.