采礦工程巷道掘進和支護技術的應用

李帥帥

山西方山金暉瑞隆煤業有限公司 山西呂梁 033103

1 采礦工程巷道掘進和支護技術中的影響因素

1.1 巷道圍巖強度因素

巷道的穩定性與圍巖強度息息相關，為了可以形成對巷道的良好支護和支撐，需要經過勘察并結合圍巖強度進行支護技術的合理采用。如果圍巖強度可以在錨桿支撐下，實現了自身強度的提高，那么可以進一步加大保護支撐力。圍巖勘察的過程中，主要針對地質應力的承載能力進行了解和分析。承載能力的高低與頂板位移的大小有著直接關系，承載性能強，當地質應力增加的情況下，會降低頂板位移的大小，發揮相應的保護和支撐效應[1]。所以，采礦項目中的巷道掘進施工中，需要關注圍巖強度提高支護有效性和掘進安全性。

1.2 地應力因素

煤炭采礦工程中，地應力是具有較大安全影響的。其表現在會增加巖體位移、支撐物變形失效、煤層壓松等方面，甚至還會造成巖層斷裂、工程坍塌。為了有效解決這一隱患，確保采礦工程的順利進行，具體的巷道掘進與支護時，務必全面有效的采取技術方案對作業面形成支撐體系，與此同時，科學處理采空區，以促進采礦作業的安全進行。例如，對頂板巖層進行支撐控制，這一方式在當前的工作面保護支撐中較為常見，頂板管理支護技術即工作面支撐與采空區處理的有機結合。

1.3 巷道斷面尺寸及形狀因素

采礦作業的巷道掘進中，巷道圍巖應力的優化和保護支撐是必不可少的，這就會造成斷面出現應力不均的現象，為了可以使應力得到分散，應當在實際過程中嚴格控制巷道斷面的形狀和尺寸。

1.4 巷道掘進施工工藝

在我國煤礦巷道掘進工作中，由于設備的質量和性能較差，造成了施工工藝水平較低。比如單機錨桿鉆機是我國綜掘機配套的支護設備，仍需要人工進行錨桿的安裝，極大地限制了掘進施工的效率。因此，想要實現巷道掘進速度的提升，首要就是提高支護作業與掘進作業之間的連續程度[2]。另外，煤礦巷道掘進工程中，設置了較短的掘進設備維修期，而設備的頻繁故障和維修也就影響了施工的連續性，從而減緩了掘進施工的進度。

2 采礦工程巷道支護技術的應用

2.1 錨索支護技術

礦山掘進施工過程中，面對復雜地質情況，一般都采用軟巖的巷道支護技術。軟巖這一巖石結構，具有較強變形性和較差穩定性，松脆或風化的幾率很高，在掘進施工中如果遭遇軟巖情況，那么巷道需要采取必要且有效的支護措施。國際層面對于巷道支護的研究中，提出過許多方法，然而卻無法滿足高應力狀況下軟巖巷道支護的需求，現階段國內運用的錨索支護技術，能夠較好的對圍巖進行控制，增強圍巖的安全可靠性，得到了廣泛應用和推廣。

2.2 錨桿支護和錨注支護技術

針對軟巖這一在掘進施工中常見的圍巖類型，為了解決巷道支護的問題，可以利用具有較高強度的錨桿支護方式，通過對錨桿增設應力，提升圍巖的承載性能，通過加強錨端頭以及進行全錨固定，會避免圍巖發生形變，從而實現有效的支護。錨桿支護方式在經濟性方面有著比較好的優勢，能夠依據圍巖形變的實際情況采取相應的支護強度，有利于降低掘進成本。但是，由于高應力的制約，錨桿支護也具有缺陷和不足[3]。錨桿支護方式運用中，并不是全部支護都主動的，根據支護體的安全順序可以將錨桿支護劃分成兩種，被動支護以及主動支護。錨注支護方式利用注漿措施來提升圍巖自身的荷載能力，有效增強圍巖對外界影響的支撐力，同時避免圍巖遭受水侵害。

2.3 U型鋼支護技術

掘進過程中的巷道受高應力影響發生變形，通過加裝金屬支架抵抗高應力的影響，U 型鋼技術要求金屬支架具有很強的伸縮性，隨時抵抗高應力的影響，充分發揮支護作用，在圍巖發生變形后可以起到很好的支護作用，但無法圍巖變形前提前支護。

2.4 掘進支護關鍵技術分析

2.4.1 設備選擇

在復雜地質條件下，為了保證開采工作的安全高效進行，技術人員要加強支護技術研究，確定選擇普通掘進機和綜掘機的臨界點，以煤礦開采作用中的掘進設備為標準，確定礦井巷道的長度。一般而言，煤礦掘進工作長度小于 300m 時，需要使用普通掘進機，而煤礦掘進工作長度大于 300m 時，需要使用綜掘機。因此，在選擇綜掘機的過程中，需充分考慮綜掘機的相關因素，如架構設計、生產效率、巖層強度等，保證所選設備滿足巷道工作面的要求。

2.4.2 臨時支護技術的選擇

在選擇臨時支護技術的過程中，需要保障支護技術的安全性，其主要原因是綜掘機作業過程中會使用液壓系統。為了實現液壓系統運行的安全性和穩定性，需合理選擇臨時支護技術。同時，根據相關經驗，應用設備自身液壓鎖的臨時性支護技術是一種理想的方式，能夠為掘進工作的有效開展提供保障。

2.5 軟巖回采巷道支護問題的解決方法

錨桿支護最核心的作用就是防止施工區域圍巖發生形變或裂紋，還能夠對破碎離層進行一定的控制。通過運用錨桿的支護技術能夠使錨桿支護區內的圍巖最大程度的保持完整，并且能夠更加的穩定，使用錨桿支護技術還能夠有效的對地質應力載荷進行分散。錨桿支護技術在對軟巖回采巷道進行作業時，第一是要強化噴層或者支護網的剛度支撐，對一些相對薄弱的部位實施錨梁支護增加操作，從而最大程度上的提高圍巖的韌性，并且使巷道破碎區在縱向延伸上能夠突破原本的上限，使其限制達到最大化。

3 結語

為了確保采礦工程的巷道施工安全，控制工程施工質量，以及巷道長期穩定性，工程過程中要根據巷道的實際情況和圍巖特性科學的進行巷道掘進，嚴格按照要求進行施工，并且做好掘進支護工作，保障采礦工程施工的安全穩定性，從而提高巷道掘進的效率和質量。