礦山開采掘進中高強支護技術的應用研究

邱 臣

（內蒙古慧通能源有限公司，內蒙古 額爾古納 022250）

目前來看，我國礦山開采以深部開采為主，這種開采方式有較大的難度，會一定程度上增加礦山開采掘進工作的成本，嚴重時還會增加掘進過程中的危險性。高強支護技術是一項廣泛應用于礦山開采掘進工作中的技術，其可以對整個巷道作掘進支護，較好的解決復雜巷道的不安全性問題，保證和提升掘進操作的安全性和平穩性，尤其是其中的噴射混凝土支護技術、光爆錨噴支護技術應用優勢更為顯著，可形成高強度的支護體，滿足礦山開采掘進工作需求。但高強支護技術在礦山開采掘進工作中的應用有一定的復雜性和特殊性，如何保證高強支護技術的應用質量是一直研究的問題之一，進一步分析探討礦山開采掘進工作中高強支護技術的應用要點尤為必要。

1 礦山開采掘進工作中高強支護技術的應用優勢

就高強支護技術的應用原理來說，其在礦山巷道支護中有著十分良好的實用性和適用性，可保障礦山掘進作業的安全。在高強支護技術應用時技術人員先對巷道所處環境作全面的分析，尤其是勘察掘進坍塌問題，在特定位置安裝相應的預警裝置，始終將保證礦山巷道穩定性作為技術應用的核心。另外，在高強度支護時技術人員還需要按照巷道的所處情況靈活加長錨桿長度，提升錨桿的承載重力，若出現頂重大于承載重量的情況，則要考慮自動預應力的作用，確保巷道有足夠的抗變形能力。目前來看，在應用高強支護技術時還可以通過抵消垂直力來增強巷道側壁的承載能力，無論是巷道安全性還是掘進效率均有很大程度的提升。

就礦山開采掘進工作中高強支護技術的應用優勢來說，主要體現在以下三點：①高強支護技術是在物理知識和數學知識基礎上發展而來的技術，應用優勢十分顯著，可以適應于多種礦山深部巷道掘進中。尤其是在一些地形較為復雜、礦層松軟的礦區應用效果更佳，在掘進過程中可保證巖巷的穩定性；②長期的實踐應用過程中發現，高強支護技術的應用可充分發揮圍巖的應力，控制巷道變形和移動的發生，且支護技術應用所花費的成本較低，不易受到大氣條件的影響。另外，礦山開采掘進過程中所使用的支架材料較為簡單，不僅可以減輕工作人員的勞動強度，而且可以改善工作人員的工作環境，對提升礦山作業能力、生產速度均有十分重要的意義；③高強支護技術最早應用于礦山巷道頂面，當支護應力達到預期設計目標時即可形成相應的承載結構，擠壓出外部結構，巷道垂直應力集中可以逐步弱化，圍巖變形控制能力大大提升，以此來形成最佳的主動支護結構[1]。圖1，巷道強化支護高效掘進現場。

圖1 巷道強化支護高效掘進

2 礦山開采掘進工作中高強支護技術的應用要點

2.1 噴射混凝土支護技術應用要點

噴射混凝土支護技術是礦山開采掘進工作中較為常見的一種高強支護技術，可以進一步加強已有支護結構的強度。實際應用時可以合理利用多種混凝土，增強巷道支護的強度，提升支護效果。目前來看，噴射混凝土支護技術主要有三種形式，即水泥裹沙噴射混凝土、濕式噴射混凝土及干式噴射混凝土。三種方式所使用的機械設備及材料大致相同，均是采用人工操作的方式來拌合水泥、速凝劑和混凝土，而后直接或間接噴射到巷道內需要支護的位置。以其中的水泥裹沙噴射混凝土為例，其原理是采用水泥包裹沙礫，而后使用泵送的方式噴出混合料，以此形成高強度的支護體。

結合噴射混凝土支護技術應用過程中的特點，實際操作過程中需要三方面的要點。一是做好前期的勘查工作，準確標準巷道內極易坍塌的部位，采取針對性和重點性的支護。坍塌區域的防護可以優先選擇干式噴射混凝土加固這一方式，原因在于其有更好的穩定性，可滿足實際需求。二是若坍塌區域有較高的坍塌危險性，同時需要較高的穩定性，則可以考慮選用水泥裹沙噴射混凝土方法，以此起到輔助性支護的作用。三是為進一步做好支護輔助區域的加固工作，可使用空氣壓縮和泵送的方式，并結合具體掘進要求做好技術優化。

2.2 光爆錨噴支護技術應用要點

與其他類型的高強支護技術有所不同，光爆錨噴支護技術的應用有很強的特殊性，尤其是對使用條件有較高的要求，所要重點注意的參數設置包括炸藥用量、耦合系數、炸藥結構、最小抵抗線及炮孔間距。比如在裝藥連線操作中，施工人員必須嚴格按照爆破圖表合理裝填，周邊眼不得隨意增加裝藥量。再比如炮眼連線使用段發雷管的掘進工作面，務必保證周邊眼要在中部炮眼爆破后單裝單放，使用毫秒雷管時必須保證周邊眼使用同段雷管。

為確保掘進工作有絕對性的安全和穩定，在應用光爆錨噴支護技術時需要重點把控以下要點：①正式施工前工作人員重點確定礦井周圍和建設巖石的方位，制定高強支護技術的針對性應用方案，重點強化危險巷道部位，提升圍巖基層的安全性與穩定性；②需要重點加固的部位可以優先選擇錨桿，并使用相關的支護體系來加固支撐危險性高的部位。為確保梁結構實現很好的組合效果，可考慮使用光爆錨桿技術。長期的實踐應用過程中發現，光爆錨桿技術在提升錨固部分和薄巖層穩定性中有十分好的效果，對保證和提升巷道承載力有十分重要的意義。除此之外，需要特別注意一點，光爆錨噴支護技術注重防御性支護，其可以有效應對巖層的坍塌和滑移風險，為更好預防圍巖風化所帶來的影響，必須確保最低錨桿空頂距離在1.5m以下，待完成錨桿支護工作后還需要檢查周邊的環境[2]。

2.3 聯合支護技術應用要點

聯合支護技術是近年來得到廣泛應用的一類高強支護技術，其優勢在于可以借助具有可縮性的U型鋼來形成聯合支護體。總的來說，聯合支護技術的廣泛應用有效彌補了噴射混凝土支護技術應用過程中的不足，支護成本更低，且支護強度較高。目前來看，聯合支護技術的支護方法主要有兩種，一是錨背支護技術與U型鋼可縮性技術聯合使用，相比于以往所使用的支護技術，這種聯合支護技術可大大增強巷道支護的穩定性，甚至可以應用到位置較高的巷道中。二是錨梁網聯合支護技術，其優勢在于可以構建更為安全的采礦掘進環境[3]。以錨梁網聯合支護技術為例來說，作為一種以光面爆破技術為主的支護技術，實際應用時所做的工作主要包括初噴和打錨孔，待錨桿、鋼絲網和鋼梁等材料的支護工作完成后，便可以通過混凝土噴射技術再一次加固錨梁網，強化加固作用。

在應用聯合支護技術時需要重點把控兩點技術要點，一是在采用錨網索噴＋U型棚支架＋滯后注漿這一支護方式時，要重點做好灌漿工作，先對巷道做打眼處理，將注漿錨桿固定在孔眼內，按照注漿情況確定注漿錨桿數量。另外，使用人工或及機器來攪拌水泥，一邊攪拌一邊注漿，通常情況下注漿地點與攪拌點之間的位置要控制在5m以內。聯合支護技術應用時要重點做好質量監測工作，開展系統化和層次化的監管工作，重點監管錨梁網聯合支護技術應用時各項參數的設置情況，以確保巷道掘進時的安全性。

3 提升高強支護技術應用效果的方向

多種高強支護技術在礦山開采掘進支護中有很好的應用優勢，對增強礦山開采掘進工作安全性和專業性具有十分重要的意義。但在實際應用過程中也有一定的局限性，比如工藝流程操作時會受到巷道環境諸多的影響、質量控制能力不佳等，進一步做好高強支護技術的創新與推廣工作尤為重要。總的來說，今后在應用高強支護技術時還需要做好以下幾點工作：①在面對深部礦山這種支護環境時，應借助巷道圍巖壓力來強化巖體的預應力，以此來確保巷道有一個很好的自立能力[4]；②施工前要對整個礦山開采掘進工作有充分的了解和掌握，尤其是綜合施工難度、地質條件、溫度等因素來決定高強支護方案；③在礦山開采掘進支護時需要重點結合礦井的開采作業情況，考慮使用多種高強支護技術，實施高強支座組合應用。

4 結語

噴射混凝土支護技術、光爆錨噴支護技術及聯合支護技術均是高強支護技術的常用形式，在礦山開采掘進支護中發揮著重要的作用，實際使用時要嚴格遵循技術應用的要點和注意事項，按照工藝流程開展支護作用。考慮到各種高強支護技術應用過程中尚存在一些亟需解決的問題，因而后續要進一步做好技術的創新與研發工作，以此強化支護技術的應用效果，確保巷道穩定性[5-8]。