礦山掘進施工安全技術探究

吳向豐

現階段，在我國礦山掘進過的過程中，通常情況下會采用斜井或者立井進行快速掘進工作，隨著我國機械自動化技術的不斷向前發展，礦產掘進施工安全性得到了全面提高，因此通過以往立井、斜井的單獨施工方式，逐漸朝著復合型施工方式上發展。礦山掘進在實際使用過程中，通常情況下可以將其分為主斜井、副斜井以及斜風井等幾個重要組成部分，主斜井的主要工作任務施提升礦產資源；副斜井的主要用途是對礦產以下各物料以及工作人員進行提升和下降；斜風井主要是作為礦產井下的安全出口。

1 礦山掘進施工安全內容分析

1.1 斷面掘進施工內容

在礦山掘進安全工作當中，首先需要對開挖斷面進行設計，斷面結構設計是否科學合理，直接關系到后續礦山掘進的安全性和穩定性，斷面設計工作的前提是滿足礦井下的安全生產工作，需要盡可能使用斷面設計工作方法，或者后期使用斷面優化設計工作方式，以最小的經濟成本投入量，有效獲取最佳的經濟效益。在斜井安全施工正式開始之前，需要對以下幾方面工作的內容加以了解：第一，需要對斜井前期所收集的地下巖石以及施工條件情況進行分析；第二，斜井在實際使用工作過程中，需要根據具體施工要求，對施工控制指標加以明確；第三，需要考慮到斜井的使用的運輸系統的復雜程度，以及項目工程施工前期的成本投入總量大小。

1.2 斜井施工過程中存在的主要問題

1.2.1 施工困難問題

由于礦山掘進作業經常需要開挖多個巷道，如果其中受到地質條件因素的影響，造成礦山掘進支護技術無法發揮出應有的功能，很容易造成礦山巷道出現垮塌，不但對整個礦山掘進工作效率產生影響，同時還會威脅到井下工作人員的人身安全。在礦山井下運輸系統當中，表現比較明顯的問題體現在斜井的坡度大小，其次是在運輸工作中斜井的坡度會造成圍巖結構產生傾斜向下的重力加速度，會出現礦產資源運輸過程中脫離傳輸帶，對整個運輸和清理工作造成較大的影響和阻礙。在井下產生漏水問題時，水流會大量的聚集到地面位置，如果沒有及時進行處理會對井下的工人員造成安全影響，同時整個生產工作效率也會有所下降。

1.2.2 容易產生跑車事故

斜井內部的傾斜坡的大小，對于噴錨之后物料運輸工作所產生的影響非常明顯，礦井下物料在運輸過程當中，因為坡度相對較大很有可能會失去控制，直接沿著斜井的通道向下滑落。在物料的重力作用條件下，會給物料在一定的加速度，對下落過程中所碰到的物體造成較大的沖擊力影響，也會出現跑車事故。

1.2.3 混凝土管道運輸問題

在礦產井下斜井混凝土材料運輸過程中，孔洞管道安裝工作會隨著斜井的清洗方向產生比較明顯的變化。當混凝土管道在材料運輸過程中，因為傾斜井度的不同會出現管道底部產生大量的材料堆積，影響到斜井的支護工作質量和穩定性，同時也影響到整個支護作業進程，礦產井下的生產作業效率有所降低。

2 礦山掘進安全施工技術要點分析

2.1 嚴格規范采礦作業工作流程

在實際生產工作過程中需要全面優化和改進采礦工作流程以及相關安全技術操作方法，對于各種不同類型的采礦機械設備進行合理應用，并且根據實際的礦山掘進工作情況，對機械設備的使用方法和操作流程進行有效調整，要充分明確采礦工作的各項安全注意事項，保證工作人員可以高效靈活的操作各種機械設備。礦山采礦單位在工作過程中，需要對不同的工種和崗位工作的具體情況和工作范圍進行確認，建立起針對性的礦山掘進工作流程，保證礦山掘進工作的快速開展。在礦山掘進工作過程中需要對整個開采工作系統、現場工作環境以及地質條件情況進行全面勘查和分析，對整個礦山掘進工作起到良好的引導性作用，保證礦山開采工作的順利進行。除此之外，還需要周期性對礦山掘進設備進行全面維修和保養，由于礦山掘進設備在長時間的使用過程中，必然會產生不同程度的零件磨損情況，因此需要做好定期性檢查工作避免礦山掘進設備產生帶病運轉情況，延長各種機械設備的使用壽命，提高采礦工作的整體效率和穩定性，避免出現嚴重的經濟損失以及安全隱患問題。

2.2 井口位置安全施工要點

當礦山斜井井口位置相比較高的情況下，由于表面的土壤相對較薄，井口位置施工相對比較簡單，只需要將表面的薄土層進行徹底清理之后，然后再根據斜井設計與施工處理方法來進行施工處理。等到斜井開挖的標準的深度之后，通過采取光面爆破施工法，對巖土表面進行爆破施工，同時對斜井井筒的位置，使用模板進行支護處理，有效保證斜井井筒的安全性和穩定性。

當斜井井口所處的地理位置相對較低的情況下，因為井口的表面土厚度相對較小，穩定性較差，因此在斜井施工當中，通過斜井掘進施工，根據梯形的形狀來進行開挖工作，等到開挖工作結束之后在進行后續的支護工作，這種施工方法稱之為明槽開挖施工方法。

通過采取明槽開挖施工方法，在維護工作時間方面需要盡可能縮短，有效保證明槽周圍圍巖結構的穩定性，為進一步加快項目工程施工進度，需要在特定的施工條件下，可以通過增加明槽施工坡度的，有效降低實際開挖工作量。根據斜井口表面涂兩層的高層狀態差異性合理選擇不同的開挖使用方法，有效保證基礎面開挖工作質量和穩定性，在實際施工中所使用的施工技術方法如下：

第一，天然凍結施工法。明槽直接設置在距離地表土3.5m ～4.5m 的沙性土壤層內部，并且實際含水率大小不能超過18%，對于穩定性相對較差的土壤層，天然凍結土可以直接作為邊坡直立面的邊坡結構，穩定性更強，可以有效降低支護施工中的實際成本，同時土方開挖施工量可以得到有效控制。

第二，直接開挖施工技術方法。通過使用直接開挖升級方法，需要保證保證突然那個穩定性更強、地下含水率更低，同時在垂直向下開挖施工當中，土方的實際開挖量可以減少20%～55%，在項目工程施工過程中垂直向下開挖效果表現非常明顯。

第三，支撐加固處理法。這種施工方式比較穩定，同時土層內摩擦角相對較小的情況下，如果將明槽兩側區域直接設置為直立槽壁結構，可以有效減少將近50%的土方開挖量，但是當直立槽壁因為某些原因無法實現長時間穩定掘進工作，則可以使用橫向支撐施工方法對其進行加工處理。

2.3 斷面安全施工方法

斜井對面根據施工形狀的不同，可以將其劃分為梯形、矩形等折線型的斷面結構，同時還包含一些特殊的拱形、橢圓形、圓形等區域線性動力結構，所選擇使用的斷面結構需要根據形狀的不同，有效考慮到多方面因素所產生的影響。由于各種因素之間存在一定的關聯性，相互之間形成制約，比如斜井巷道所處的地理位置、斜井支護施工方法、掘進施工方法、所使用的掘進施工設備、臨近斜井施工位置以及斜井的維護施工情況等，各種不同類型的影響因素，會隨著斜井的具體使用情況不同而有所差異，主運斜井使用拱形斷面結構更加合適，在一些特殊的施工地質環境條件下，通過使用曲線型斷面結構穩定性更強，比如圓形和馬蹄形斷面結構等。

2.4 掘進深層土安全施工的方法

在進行深層土掘進施工過程中，土壤條件性質以及掘進施工方法的選擇非常關鍵，由于掘進施工中經常會受到土壤條件因素的影響，某些地層結構土壤比較松軟，某些地層結構的土壤性質比較接近，因此所選用的掘進施工設備也有著明顯的差異性。在掘進工作方法的選擇工作方面，主要的影響因素在于斜井斷面的尺寸大小，比如斜井的斷面形狀以及具體的使用年限等，因此在實際掘進工作中對于掘進攻的方法的選擇非常關鍵。

深表土所使用的掘進施工方法分為很多種，從斜井的斷面結構形式上，可以將其劃分為兩種形式，一種是全斷面掘進施工法，一種是中間斷面施工法，另外一種是先拱、后墻支護施工方法。全斷面施工技術方法，更加適用于土層含水率更小，土質堅硬程度更高的深標土層結構當中，先拱、后墻支護施工方法，更加適用于土層松軟的斜井當中，中間導洞法主要在一些大對面的斜井掘進施工當中應用比較普遍，同時保存的土壤可塑性相對較強，兩側導洞施工方法只適用于一些表層土不穩定的施工條件，可以有效提高施工對面結構的安全性和穩定性。

3 支護施工安全工作方法分析

隨著我國地下工程施工規模的不斷擴張，在巷道、隧道、地下斜井等工程施工量不斷加大，在支護施工形式以及施工結構方面多種多樣。很多不同類型的地下工程施工當中，錨桿支護施工技術應用優勢越來越明顯，并且在斜井支護工作當中應用越來越廣泛。噴錨支護施工是錨桿支護施工當中的一種常用方法，屬于加噴射混凝土混合支護施工技術。在實際應用過程中施工范圍僅次于錨桿支護方式；其次是技術支架支護施工形式，在斜井支護方式上主要包含聯合支護、外部支護、內部支護、主動和被動支護、永久和臨時性支護等多種不同方式，需要有效結合斜井施工內容以及實際施工環境條件，對斜井安全支護施工方法進行合理選擇。

3.1 礦產臨時支護施工技術

礦產臨時支護施工技術，作為掘進工作面施工中主要的臨時支架結構，在實際施工中具有施工作業時間更短、施工穩定性更強、材料的重復使用效率更高等多方面施工優勢，不但可以保證斜井建立起永久支護施工方式之前，具有更多的工作時間和操作空間，同時還可以保障井下工作人員的生命安全，比較常用的斜井臨時支護施工方法，主要包含排式支護結構、輕型支護結構、單薄支護使用方法以及錨桿支護施工方法等。臨時支護施工過程中主要的操作步驟包含以下幾個方面：第一，在錨桿正式安裝工作當中需要安裝臨時支護工作，設置處四個獨立的吊環結構，同時沿著斜井方向設置出兩個長度為3m 的花邊覆蓋板梁結構，有效保證施工人員在錨噴網作業工作中處于臨時支護結構的安全環境條件下，保障整個斜井施工的安全性和穩定性。

3.2 單體液壓支柱配銜接頂梁支護

在礦山巷道的支護工作當中，通常情況下會選擇單體液壓支柱，有效配合頂梁支護工作方法來加以開展這種支護方法，通常選擇的是HDJA-1200 型金屬頂梁結構。在巷道支護工作當中必須要充分做好頂梁部分的加固處理，在頂梁的支護作用條件下，對應的鋼筋網結構建立起單體液壓支柱，并且對錨網的結構設計加以落實，要充分保證錨網自身充分貼合在礦山巷道的表面，錨網相互之間的搭接間距大小為0.2m 左右，并且每0.2m 使用11 號鐵絲材料來進行加固。基礎裝支撐壓力需要超過90kN 以上。如果在支護工作當中發現存在漏液等問題，必須要及時進行處理或者直接更換設備，有效保證支柱結構的承載能力和穩定性。通常情況下，單體的液壓支護和金屬銜接頂梁并列分為三排，并且在頂梁的設計過程中需要設置出兩排頂梁在200mm ～400mm 之間需要穿插一根小木棍，有效防止出現漏頂等問題。除此之外，還需要根據礦山井下的具體條件狀況，合理調整穿桿的使用數量，同時要提高鋼筋圍巖混凝土結構的整體穩定性，為后續的礦山掘進和開采工作打下良好的基礎。

3.3 管棚支護技術

管棚支護技術是礦山掘進支護工作當中比較常用的一種支護技術，可以有效提高礦山巷道的支護工作效果，但是該項技術在具體的使用過程中也存在一定的限制以及注意要點。在支護工作當中必須要具備足夠的支護作業空間，在具體的支護工作中需要注意以下幾點問題。

第一，管棚支護需要建立在橫道斷面之上，同時通過開挖管棚孔洞的方法有效加固管棚工作室。在管棚工作室的設計工作當中，需要將圍巖結構作為基礎設計條件，有效結合礦山碰到周圍圍巖結構的具體條件狀況對其進行合理調整。

第二，在使用管棚支護技術過程中，需要有效運用鋼筋混凝土支架以及金屬支架等，全面提高支護結構的整體強度，有效防止出現管棚形變等問題，防止對后續的支護效果產生不良影響。

第三，需要對支護施工當中所使用的材料進行嚴格管理，需要在保證材料施工質量基礎之上，選擇性價比最高的材料來加以使用，有效防止外部環境因素對材料質量所產生的影響。比如在支護施工當中，一些木質材料的支架很容易會受到水體侵蝕造成支架結構穩定性下降，隨著時間的不斷延長會出現進一步腐爛等問題。同時使用木質支架材料還容易造成火災等事故，因此在掘進支護工作當中，必須要對支護施工材料進行嚴格管理，有效防止材料質量問題對支護結構所產生的影響。

3.4 礦山支護安全技術措施

在主斜井掘進工作過程中，所使用的錨桿、金屬網、錨索以及混凝土材料等，必須要事先進行嚴格的質量檢查，對其中不符合施工要求的材料及時進行調換。在安裝螺栓以及地腳螺栓過程中，必需要充分滿足錨索工程施工質量檢查評定工作要求和標準，同時需要保證部分預應力支撐得到全面控制，所有的施工支護用具，必須要充分滿足項目工程施工的偏差控制范圍和標準，尤其是對于錨桿的外漏程度、錨孔深度大小、錨桿之間的間距大小以及錨索密度、長度大小等。在進行錨索安裝事故當中，錨索必須要保證和平面形成平行狀態，不允許出現較大的施工偏差。在針對錨桿進行檢測工作過程中，需要根據每250 根或者每35m 作為一個標準柱來進行檢測工作，同時需要對錨桿的抗拉強度大小展開周期性檢測，在一些特殊的工作條件下，需要通過使用增加采樣密度的方法來進行控制。比如，在一些三岔口、大斷面結構、破碎帶或者是一些特殊施工區需要進行有效控制，對于錨索同樣需要對每一組進行裝備實驗工作，對其中的參數進行記錄，方便后續的管理和考核，需要在過程中現場對錨桿進行準確的標記和編號處理，對拉拔試驗的錨桿以及錨索需要及時進行補充處理。在進行抗拉拔實驗過程當中，需要保證對壓力表進行合理使用，必須要保證壓力表的操作更加靈敏，有效防止檢測過程中出現失效產生傷人事故，必須要保證整個施工結構更加完整，同時處于安全控制工作狀態。相關技術人員需要帶領省現場的小組組長，在拉拔試驗工作中做好現場的指揮和控制工作，對其中存在的一些安全隱患問題進行及時監督和控制，避免產生人身傷害事故。

4 結語

綜上，隨著我國礦山掘進工作的不斷向前推進，所使用的各種施工設備也在陸續進行更新換代，礦產掘進施工效率和質量得到了全面提升。在礦產井下開采工作過程中，斜井施工安全問題一直是礦山掘進工作單位考慮的重點問題，需要對斜井施工安全技術要點進行全面落實，有效保證礦山斜井施工的高質量開展，對推動我國礦山開采行業，以及整個社會經濟的長遠穩定發展打下良好的基礎。