淺談復雜地質條件下采礦掘進支護技術及應用

張箜箜 蔣 浩

（河南省許昌新龍礦業有限責任公司，河南 禹州 461694）

隨著國民經濟的飛速發展，對于礦產資源的需求也在逐年攀升，這也就導致對于礦產資源的開采力度與強度不斷增強。現階段，雖然對于礦產資源的開采量呈現上升的趨勢，但隨之而來的作業安全事故也在不斷的增加，并且由于礦產資源開采所處地區的地質條件十分的復雜，這也直接將開采難度大大增加。為此，就需要對采礦掘進支護技術進行科學合理的運用，才能夠在確保采礦作業效率的同時，給予施工作業足夠的安全保障。

1 復雜地質的特點

地質構造的本質是地層由于受到內外應力的影響，而出現擠壓與撕裂運動，最終造成地質狀態出現形變與裂縫問題。在采礦行業之中，比較復雜的地質條件有褶皺、傾斜構造與斷裂構造等，這其中最為復雜的就是褶皺地質構造，主要是因為其本身包含的巖層種類多樣，內部的應力方向也十分的復雜，如此一來，就會對后續的礦石開采與掘進工作帶來巨大的影響。除此之外，在貼近地質構造體進行掘進的過程中，由于采礦作業與掘進造成的振動問題，極易對于地質結構的穩定性造成嚴重的影響，在此種地質構造環境之中，就需要在正式進行掘進施工之前與施工過程中，都要對地質構造進行及時有效的實時監測，并依據地質構造特點來對相關支護方案進行科學合理的優化調整。

2 復雜地質條件對采礦掘進工作的影響

2.1 巷道固定困難

現階段，由于大部分礦產資源的所處位置較深，并且其地質條件也是十分的復雜，甚至部分的礦體周邊還會有著大量的松散巖土分布，這就對采礦掘進工作的有序開展帶來了嚴重的阻礙。而在對巷道掘進的施工過程中，由于受到各種外力因素的影響，使得造成巷道難以成型，就算是通過使用先進的機械化技術，在短期內將巷道的形狀保持在相對穩定與規則的狀態下，但在后續的開采過程中，由于開采深度的不斷擴大，巷道周邊的巖體也會不可避免的出現結構變化，從而致使巷道之中的各端點與支撐物發生不同程度的形變，最終造成巷道的變形，進而產生嚴重的安全隱患。此外，如果無法對巷道進行有效的固定，就會給后續支護技術的有效實施帶來巨大的影響，從而極大的限制開采效率的有效提升。

2.2 設備運行困難

隨著社會科技的飛速發展，我國在進行巷道掘進與礦產開采方面的技術已經較為成熟，并且大部分地區的礦產開采已經實現了機械化運行。但是在實際的運行過程中，相關的礦產開采技術還是存在著一些問題需要解決。這其中最為主要的問題就是礦產開采行業所面對的地質條件變得越來越復雜，并且相關的開采設備與技術在實際的運行過程中還是存在諸多的問題，如在遇到硬度系數超過5 的地質條件中，相關的掘進設備的磨損就會急劇上升，如此一來，在對設備自身造成嚴重影響的同時，也會使巷道掘進技術的充分發揮受到嚴重的掣肘。

2.3 潛在風險因素眾多

礦產開采作業如果處于深度較大且地質條件十分復雜的區域進行作業，相應的潛在風險因素也會大大增加。例如在進行礦產資源開采中常見的瓦斯與地下水等問題，都會對掘進支護技術的有效實施和支護結構的穩定性造成嚴重的影響。為了能夠充分降低此類因素對掘進支護工作的影響，就需要將地質勘探技術與施工管理水平全面優化提升。但是在實際的礦產開采之中，部分地區的開采企業并未對科學先進可靠的掘進支護技術進行有效的掌握，并且相關管理人員與施工人員其自身的專業素養也存在著一定的缺陷，這就導致對各類風險因素的認知不明確，最終造成掘進支護工作的質量無法達到相關標準，從而導致安全事故的誘發。[1]

3 復雜地質條件下采礦掘進的常用支護技術

3.1 砌碹支護技術

砌碹支護技術是礦產開采使用較早的一項支護技術，砌碹支護技術的使用成熟度也相對較高，而且能夠充分的作用到圍巖表面，這項支護技術在部分的特殊巷道之中能夠起到有效的支護效果。除此之外，砌碹支護技術的操作流程十分方便快捷，并且其自身優勢十分的突出。但是砌碹支護技術其自身的所需的支護成本十分巨大，并且其支護的難度也較大，這就使得砌碹支護技術在部分需要快速掘進的巷道支護中不能夠有效的運用。

3.2 棚式支護技術

棚式支護技術與砌碹支護技術同樣都是運用較早的支護技術，并且也是被廣泛使用的支護技術之一。在進行實際的使用過程中，金屬材質是棚式支護所使用的主要材料，這也就使得棚式支護自身的相關結構更加的容易安裝與制作。但是由于當前礦產開采的地質條件變得愈發復雜，這種棚式支護技術對于圍巖的穩定性難以進行有效的控制，使得棚式支護技術逐步地被更為優秀的支護技術所替代。

3.3 錨網噴支護技術

為了能夠應對日漸復雜的地質條件，錨網噴支護技術的作用日益凸顯，錨網噴支護技術的主要優勢是其自身的掘進速度較快，并且后續的支護效果十分的突出，最為重要的就是錨網噴支護技術所需的建設成本更低，這也就使其成為了現階段復雜地質條件掘進支護的重要支護手段。為了能夠將錨網噴支護技術的功能價值進一步的發展，就需要在原有的技術基礎上，對相關的臨時支護方案進行全面深入的思考，從而將支護頂板的基本要求進行有效的明確，并給予錨網支護的操作空間足夠的保證，從而確保后續施工，保證傾斜巷道掘進有序進行。

3.4 錨桿支護技術

由于錨桿的使用會受到范圍的限制，并且在復雜地質條件下的巖層結構也是十分的復雜，這就導致在實際操作中難以單獨使用錨桿進行支護處理，并且也不能夠有效達到支護的要求。為了能夠有效提升支護的效果，就需要將錨索與錨桿進行有效統一，從而才能夠對掘進變形進行有效的控制，并且也能夠有效避免頂板破碎的問題出現，將支護效益大大提升。[2]

3.5 噴射混凝土支護技術

在復雜地質條件下進行采礦掘進，巷道需要承受巨大的壓力，一旦圍巖巖性過低，就會造成巷道出現嚴重變形的情況。通過對噴射混凝土支護技術的有效運用，能夠有效將巷道內部較為破碎的巖石進行有效結合，以此將巷道支護能力有效提升，確保巷道的成形穩定。

干式噴射混凝土與水泥裹砂噴射混凝土是噴射混凝土支護技術的主要手段：

首先，在對干式噴射混凝土支護技術進行運用過程中，需要將相關原材料依照特定的比例進行合理攪拌，在礦產掘進的過程中通過噴砂機在巷道圍巖上進行混凝土的噴射。

其次，水泥裹砂噴射混凝土支護技術在實際運用過程中，是將符合規格的砂礫與水泥進行充分攪拌，之后再依靠壓裂技術對螢礦石進行規模化的開采。通過對多級滑套封隔器的分段壓裂技術的合理運用，能夠充分確保處于多壓裂層段的水平井與直井能夠穩定進行掘進工作。

4 采礦掘進支護施工技術要點

4.1 注意交岔點

在對采礦巷道進行掘進的過程中，對于巷道支護技術的選擇是整個開采工作有序進行的重要基礎，并且在進行支護的過程之中，還需要將支護所產生的不良影響進行有效規避，從而將支護效果的可靠性全面提升。在這一過程中還需要給予交岔點足夠的重視，這是因為在進行支護的過程中，對于部分環節的連接需要依靠交岔點來有效完成，基于此種前提，在進行實際的支護設計過程中要充分確保交岔點設計具備科學性與合理性，從而使整體的支護連接效果全面提升，防止礦井的其他相關工作受到影響，確保整個采礦施工安全。

4.2 對施工環節進行嚴格掌控

支護技術所需要涉及的施工內容都普遍存在著危險性，為了將危險性降至最低，就需要將相關施工人員自身的技術水平全面提升，使其能夠對先進的巷道支護技術進行有效掌握，并提升其對結構連接與支護深度的把握能力，對巷道掘進支護效果做到最大程度的控制，確保相關技術能夠全面落實到施工流程之中。除此之外，還需要對技術偏差所帶來的影響進行充分的考慮，這就需要嚴格依照相關技術標準來進行支護作業，最終確保支護效果能達到預期目的。

4.3 做好斷面與設備維護

在對固體礦進行開采時，相關工作人員需要對礦體結構狀態進行密切的關注，并對可能會對支護造成影響的外部因素進行全面深入的分析，從而充分確保采礦作業的安全進行。除此之外，面對極其復雜的地質條件，礦井內部相關支護結構穩定性就成為了整個施工作業的重點，這就需要相關工作人員進行加固處理，而主要的處理方式則有以下幾點：

首先是對斷層面進行處理，在進行掘進支護期間，要對地層與巖體斷面進行重點觀察，并采取合理的措施來對斷面進行機械處理，之后再使用合適的支護方案降低斷面壓力。

其次是對截齒進行確定，在對固體礦進行開采的過程中，需要依據實際的地質情況，對掘進機進行選擇。

此外，截齒的品質是影響掘進機工作質量的決定性因素，并且還需要相關施工人員要依據土質的實際情況對掘進機切割速度進行控制，將截齒磨損降至最低。一旦遇到巖石強度遠遠高于截齒強度，就需要對采掘實際情況進行全面的分析，在條件允許的前提下，就需要采取爆破的方式來進行掘進，從而避免因巖石強度過大問題，而導致截齒受到嚴重的損壞。

5 加強采礦掘進施工的安全管理

1.采礦企業要增加自身社會責任意識，積極遵循相關部門制定的安全生產條例，對于開采過程中的各項細節進行及時有效的監督指導，不斷加強工作人員的安全教育，每月進行安全生產技術的培訓，提升所有工作人員的安全意識，保護每一名工人的人身安全，企業要把安全放在利益之前，將安全當成生產工作的第一位。還需要對開采環境、氣候環境與人員構成等重要因素進行全面深入的了解，并將這些因素統一整合，進行綜合性的考慮。

除此之外，還需要對施工人員的操作流程進行嚴格的規范，從而避免其因盲目施工與缺乏有效的指導所造成的安全事故。

2.企業應該將一些早就應該淘汰的老舊生產設備果斷剔除，減少危險的發生概率，加大設備的資金投入，引進先進的生產設備，并對生產設備的定期檢修維護，提升采礦的效率。對于采礦人員企業要重點培養其使用機器的方法與規范，讓開采人員不斷學習新的技術，以此來提高開采的效率，將技術作為企業的第一生產力，這樣不僅能夠提高開采人員的人身安全，還能夠有效的提高生產效率，減少資金的投入，增加企業的市場競爭力。

3.在進行采礦掘進施工之前，一定要做好地質勘探工作，結合實際情況對施工過程中可能會出現的各種地質災害進行科學的評估預測，并對施工過程中可能出現的各種問題進行有效分析，從而制定出一套科學安全的開采計劃，以此來保證整個采礦工程的正常運行。并制定相應的安全制度，對礦井內的情況與生產設備進行定期的檢查，及時的發現所存在的各種安全隱患并及時將之排除，保證開采人員的人身安全。

4.為了充分確保采礦現場管理的有效性，不僅需要將工作人員的施工手段進行規范，還需要將相關施工人員的專業水平進行提升，如此才能夠將施工的安全系數有效提升，相關監督管理人員還需要對施工人員是否依照相應的施工標準操作進行嚴格的監督，出現任何違章操作的情況，要給予及時的制止與糾正，從而避免因施工技術問題而造成采礦掘進出現嚴重的安全問題。

6 結語

采礦行業是一個危險系數比較高的行業，為了減少事故的發生，避免人員的傷亡，就必須要做好掘進支護技術的合理運用。此外，還需要加強工作人員的安全培訓與生產設備的維修檢查，將安全放在首位，排除一切安全隱患，這樣才能將事故發生率降到最低，采礦行業才能迅速發展，以此來推動整個國家的持續發展。