新基建背景下的礦井支護問題及其應對策略

摘 要：現代采礦生產應用了大量的現代化設備，不僅提高了生產效率，也提高了作業安全性。很多礦山需要井下開采，掘進作業是重要的作業工序，掘進支護則是作業安全的重要保證措施。當前綜合機械化掘進已經普遍應用，但支護工作存在一些問題，制約了掘進效率提升。因此，要探究當前掘進支護中的問題，思考應對策略。

關鍵詞：礦山生產;掘進支護;問題;應對策略

1礦山巷道發展情況

隨著礦山開采技術不斷發展，礦山開采效率在不斷提升，巷道建設新技術也在不斷發展。巷道中，巷道斷面由拱形正向矩形發展，與拱形斷面相比，進一步提高了挖掘速度。如今巷道多采用大型斷面，以支持現代機械化生產需要，提高開采效率。在回采巷道數量上，出于提高通風透氣水平、瓦斯排放能力、輸送能力考慮，如今采礦生產中的回采巷道數量不斷增多，采用多巷布置的礦井日益增多。另外，由于礦山開采多是由淺至深，深層地質環境更加復雜，所以為保證效率，提高安全性，對巷道埋深也在不斷提高要求。

2礦井巷道掘進支護現狀

巷道開挖會影響附近原巖應力，使巖石平衡狀態被打破，內部應力重新分布，圍巖隨之運動，引起圍巖位移、斷裂等問題。所以巷道掘進作業必須及時做好支護工作。隨著科學技術不斷發展以及掘進支護的大量實踐，支護技術有了很大進步，各種新式技術被研發并應用推廣，原有技術手段也不斷完善。在巷道支護工作中，常會采用錨網、錨桿等支護方式，這些方式也在長期實踐中證實了支護有效性，具有推廣價值。不過隨著技術發展，采礦生產效率不斷提高，機械化水平不斷提高，而支護作業中很多采礦企業打錨桿孔眼依然需要人工使用鉆機操作，掛網也常采用人工方式。在復雜的井下環境中，人工作業本身具有一定危險性，效率也難以滿足當前發展需要;加之需要與掘進機交叉作業，嚴重影響了掘進機連續作業，一些技術已經難以滿足現代生產要求，亟需改進技術。

3 當前掘進支護中的問題

當前礦山開采不斷提高技術水平，無論是開采范圍還是開采強度都在明顯提升。在這一背景下，巷道掘進、支護要求也在不斷提高，日益嚴格。在調查本行業情況后發現，當前巷道支護發展中有一些問題亟需解決：

3.1 支護技術設備老舊

技術進步帶動了礦井支護更新換代，在實際支護工作中，很多支護材料、技術已經難以滿足當今巷道掘進支護對強度、剛度等的要求。例如鋼絲繩砂漿錨桿、管縫型錨桿、水泥錨桿等，在一些支護要求不高的工作面，依然具有一定應用價值;但隨著礦井深度增加，地質條件日益復雜、工作環境日益惡劣，使用這些技術設備則難免捉襟見肘。所以，當前采礦企業要注意支護設備以及相應技術的更新換代，逐步淘汰老舊設備。

3.2 機械化程度不足

技術設備先進性會影響礦山生產效率與安全性。隨著技術發展，掘進設備不斷更新，在采礦生產中，懸臂式掘進機應用日益增多，提高了生產效率。在掘進機作業的同時需要進行錨固作業，傳統方式是采用人工方式錨固，需要井下空頂作業，施工中需要攜帶杠桿、扳手、鉆機等必要工具。如今，機械化錨固已經取得一定成就，一些礦區依然采用傳統人工作業方法，具有一定危險性，也會影響掘進效率，需要盡快改變這種傳統工作方式。

3.3 巷道的改進

為了保障施工人員的人身安全，礦井巷道的斷面由傳統的拱形向安全性能較高的矩形轉型，提升工人挖掘效率的同時，還增強了斷面的利用價值。井下巷道的改進還體現在由小型斷面向大型斷面的轉型上，轉型的主要目的是充分發揮較大機械的作業效率，滿足較難開采礦區的要求。對回采巷道的數量以及巷道的埋深也有了更高的要求，首先，巷道由傳統的單巷道向多巷道轉型，既能滿足礦井內通風的需求，又能保障施工人員的生命安全。其次，巷道的埋深要堅持“由淺入深”“由簡單到復雜”的原則，最終滿足對井下巷道的改進。

3.4 支護技術的更替

目前，我國礦井內的掘進支護設備均具有低強度和低剛度等特點，主要有快硬水泥錨桿、管縫型的錨桿、鋼絲繩砂漿錨桿以及采用端部錨固的樹脂型錨桿等，這類支護設備是在傳統落后開采技術上的提升。面臨二十一世紀“人性化”開采的要求，這類支護技術仍然存在很多不足，為了滿足現代復雜礦井開采環境的要求，需要企業結合現代社會發展的需要，更新礦井支護設備。

4 掘進支護問題應對措施

制定符合實際情況的支護措施，參與支護工作的施工人員也要嚴格按照設計要求施工，規范操作，提高支護設置合理性。

4.1 應用掘錨護一體機

在進行井下巷道掘進作業中，大多數的巷道屬于煤巷、半煤巖巷道，開展掘錨護作業，通常是人工打錨桿。在實際工作中，人工開展錨桿支護作業速度慢，在進行錨桿支護前，要先設置臨時支護，在未設置良好支護的巷道中作業具有一定危險性。在綜合機械化掘進作業中，掘進機進行割煤作業和開展頂板支護會相互影響，支護工作會占用一部分時間，影響掘進效率、開機率。應用掘錨護一體機，可以妥善解決掘進與錨桿支護相矛盾的問題，割煤、支護同時進行，可以有效提升掘進速度、減少支護所需時間，錨桿支護也更加及時。掘錨護一體機在使用時行走部兩側帶有錨護結構，在工作時可以將錨桿機、支護機送到前方，能夠完成錨桿錨裝。這一技術改變了傳統人力設置臨時支護、錨裝的工作方式，可以在各種巷道如矩形、梯形巷道中應用，能夠提升掘進機工作效率，將掘進、支護、鉆裝錨桿聯合進行，減少工人勞動強度，提高作業安全性。

4.2 應用錨裝一體機進行臨時支護

錨桿支護機械化已經可以實現，例如使用機載錨桿鉆機進行支護作業。掘進支護實際工作質量通常與掘進機工作能力有很大關系，為避免掘進機制約支護工作開展，需要研究自成體系的臨時支護設備。錨裝一體機是一種現代掘進設備，具有打爆破孔、錨桿孔、進行破碎作業、矸石運輸等功能，在很多工序的工作中都有應用價值，可以提高掘進效率，減少事故可能性。采用錨裝一體機，能夠輔助掘進巷道的錨桿支護工作，防止因為空頂作業安全隱患導致的人員傷亡，降低勞動強度，提高作業環境安全性。

4.3 合理使用永久性支護

一些巷道需要使用較長時間，其支護水平會影響采礦生產安全性。采用臨時支護難以滿足長期作業需要，所以需要設置永久支護，進一步提高巷道穩定性，預防巷道安全問題。可以采用混凝土結構的永久支護如錨網噴支護等。在實際施工中，需要把握技術要點，提高支護質量。采用噴射支護，在支護前，要注意作業安全，在規定距離以規定壓力噴射混凝土，保證噴射效率及質量。在掘進設備工作中，要隨掘進做好臨時支護，架設臨時錨桿，在巷道壁上噴射適量混凝土，之后重復噴射提高噴射厚度，直到滿足要求。

4.4 更新支護設備

社會的發展，能源需求量會不斷上漲，必須有先進的設備做支持，才能有效提升礦山開采效率與質量，以便滿足社會的發展需要。因此，應及時對支護設備進行更新，爭取國家在資金以及技術上的支持，并在內部設立專項資金用于技術的研發與設備的改進，從而豐富支護設備種類，完善支護設備功能，使礦井內部各種情況都有適應的支護設備，有效處理各種環境與不穩定的圍巖結構。同時，礦山企業應提升設備選型的科學性，支護設備的型號決定著其是否適用于支護處理條件，如果選型出現錯誤將會導致支護處理中出現其他問題，也不能保障支護的有效性。因此，大型斷面采用大型支護設備、小型斷面采用小型支護設備，保障設備與實際情況相適應才能有效提升支護效果。

5 結語

隨著社會經濟飛速發展，采礦產業也在不斷發展進步。雖然礦山生產技術水平、產量不斷提高，但在掘進支護等方面的工作中依然存在一些問題，需要加強技術研究，提高支護水平，保證支護到位、作業安全，提高采礦生產效率，推進采礦行業健康發展。

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作者簡介：

楊曉東（1978- ），山西神池人，礦建助理工程師，主要從事煤礦安全生產管理工作。