關于復雜地質條件下采礦掘進支護技術及應用

袁楚交

（湖南漣邵建設工程（集團）有限責任公司，湖南 長沙 410000）

我國經濟社會的不斷發展，在促進各行各業發展的同時，也使得各個行業對于礦產資源的需求量不斷增加。縱觀整個礦產開采作業，盡管現如今礦產資源的開采量不斷增加，但是，隨著礦產開采力度及其強度的不斷增加，也使得采礦作業發生安全事故的可能性提升。這是因為采礦地質條件漸趨復雜，開采的困難程度增加。所以，為了能夠使采礦作業的效果得以切實提高，實現安全生產，對掘進支護技術進行應用是十分必要的[1-3]。

1 礦產開采地區復雜地質條件的主要特征

1.1 地質構造

在整個礦產開采行業之中，所謂的地質構造具體是說在內外應力的作用之下，地層發生一定程度上撕裂或者是擠壓而產生裂縫或形變的地質狀態。通常來說，在采礦行業之中，主要面臨著褶皺、傾斜構造、斷裂構造等復雜地質條件，見下圖1所示，對于褶皺地質構造來說，其內部有著相對比較復雜的應力方向，巖層類型也是多種多樣的，能夠極大地干擾到掘進與礦石開采工作的順利開展。現如今，礦產開采深度逐漸加深，漸趨復雜的地質構造對礦產開采作業的安全性構成了極大的威脅。當掘進位置與地質構造體距離相接近的時候，掘進與采礦作業產生的振動能夠在一定程度上影響到地質結構的穩定性。在此地質構造環境之下，應在掘進作業開展前期以及作業開展過程中實時勘察地質構造，并與地質構造特點相結合采取有效的措施不斷調整與優化支護方案。

圖1 復雜的褶皺地質構造

1.2 礦體性質

絕大部分的礦產資源開采都需對巷道進行挖掘，在掘進期間，巷道周邊的圍巖應力會產生一定的改變，致使巷道頂、底板以及兩幫位置的巖體發生形變，從而增加安全問題發生的可能性。特別是在軟巖性質的地質條件下對掘進作業進行開展，巷道受各種應力而產生的變化更加的顯著，所以，需要對巷道支護的結構監測及其強化工作給予高度重視。同時，由于礦產資源自身的構造及其性質不同，在實際采礦與掘進過程中，假如沒有與礦體的狀態相結合來對相應的支護工作進行做好，會在很大程度上由于作業振動而破壞到礦體的穩定性，進而致使安全事故發生。舉例來說，對于煤礦礦體來說，在其地質構造帶周圍由于受到地下水、瓦斯等因素的影響，煤巖突出的問題是比較容易發生的，假如未做好支護，煤巖、瓦斯等在相對比較短的時間內產生劇烈的釋放，從而對相關工作人員的人身安全構成極大的威脅。

2 復雜地質條件對采礦掘進工作產生的影響

2.1 巷道固定具有一定的難度

目前，有許多礦產資源處在相對比較深的位置，地質條件比較復雜，特別是有許多礦體周圍分布著很多松散巖土，這給掘進工作的開展增加了較大困難。巷道掘進施工過程中，在很多種外力的作用之下，致使巷道成形存在較大的難度，即便是采用機械化措施來促使其能夠維持穩定、規則的形狀，但是隨著掘進深度的不斷增加，周圍巖體的結構也會產生一系列的改變，巷道各個端點與支撐物等均會產生形變，繼而使巷道發生變化，增加安全事故發生的可能性。由于巷道的固定性難以維持，所以在很大程度上給支護技術的開展增加挑戰，并且也會對采礦的效率產生不利的影響。

2.2 設備運行困難

現如今，我國在地下巷道的掘進以及采礦等方面技術越來越嫻熟，相當一部分地區采礦期間均對機械化措施進行了采用，然而，在該方面依然存在些許不足，而且目前采礦業所面臨的復雜地質條件也不斷增加，有關設備的運行及其相關技術實施方面的問題逐漸暴露出來。比如說，在對半固體礦巖巷道的掘進作業進行開展期間，假如遇到了硬度系數大于5的巖層、巖石等，會增加掘進設備的磨損程度，如此一來，不但會影響到設備自身壽命，而且還會對巷道掘進支護技術作用的發揮產生不利的影響。

2.3 潛在風險因素多

在地質條件比較復雜、深度相對比較大的地區開展采礦作業，存在的潛在風險是比較多的。舉例來說，在煤礦開采之中比較常見的問題有地下水、瓦斯問題，這些問題都會影響到掘進支護技術的順利實施。為了能夠對這些因素進行避免，對于施工管理水平以及地質勘察技術等提出了越來越高的要求。然而，在某些地區之中，礦產開采企業所應用的地質勘測技術依然不夠先進，掘進支護技術可靠性不高，加上一些施工管理人員自身缺乏較高的專業素養，對于潛在的一些風險難以及時發現，這些均會對掘進支護的施工質量產生不利影響，并且還會增加安全事故發生的可能性。

3 掘進支護技術

3.1 直接破頂法

在復雜地質條件下采礦所應用到的直接破頂法，主要是通過對掘進設備進行充分利用來直接沖擊斷層頂部的位置，保留具有較強穩定性的頂板圍巖，對頂板上存在的缺乏充足牢固性的部分進行消除，之后再與錨網索相結合開展頂板支護作業，實現支護的目標。在對頂板巖石進行施工期間，巖層的硬度大多在小于5m或者是未達到2m的范圍內，當然，在對直接破頂技術進行應用期間，可能會遇到巖石脆弱的問題，對此，則難以使掘進支護的穩定性得到切實有效的保證。鑒于此，在復雜地質條件下，對直接破頂技術進行應用期間，需要與實際情況相結合科學合理的進行選擇，促使破頂法的應用價值得以充分發揮，便于對礦產資源進行更好的開采。在對直接破頂技術進行應用時，還需要與頂板的巖石厚度相結合來進行合理的選擇，假如巖石的硬度小于6cm，且巖石存在較為嚴重的風化現象，容易破碎，此時則不適宜對直接破頂支護技術進行應用；但是，如果掘坡度面積比較大的話，則對直接破頂支護技術應用選用有著良好的效果。

3.2 后退臥底法

后退臥底技術在復雜地質條件下應用，能夠促使施工的堅固性及其完整性得以確保，之后與礦產資源開采的實際需求相結合，對巷道支護技術進行科學合理的整合，對于進一步提升礦產資源開采的質量及其效率有著重要作用。當然，在對該項技術進行應用的時候，還需與實際地質環境相結合，對適宜的支護技術進行選用。假如巷道的暴露高度大、導致下盤斷層難以有效保留，此時給支護工作增加較大難度。因此，在對支護進行應用時，需要對斷層方面的問題進行充分考慮，促使斷層穩固性得以保證，盡可能地降低由于斷層問題而造成的施工停滯的情況。在具體的采礦掘進支護技術進行應用的過程中，可以與斷層高度相結合來對適宜的機械設備進行選取，假如斷層高度在1m～3m的時候，可以對掘進機進行選擇，促使最高開采高度控制在32m左右，一般情況下，還需要對臺階方法進行配合使用來進行掘進支護。

3.3 臨時U鋼支護法

在采礦作業開展期間，隨著深度的不斷增加，其掘進作業會面臨著越來越復雜的地質條件。在掘進工作開展過程中，不可避免的會碰到存在較大落差斷層的地質情況，假如支護防護作業開展不到位，會增加坍塌、破碎等事故發生的可能。對此，可以與實際情況相結合，對臨時U鋼支護技術進行應用，從而使巷道穩定性得以提高。具體掘進作業開展過程中，通過對U型鋼架進行利用來實現超前、臨時支護，促使斷層穩定性得以提高。在此期間，應該注意，該支護技術屬于臨時性質，因此，為了能夠使巷道圍巖支護效果得以確保，需要對錨桿支護與U型鋼架支護技術相結合來進行使用，從而使施工安全得以切實保證。

4 復雜地質條件下采礦掘進支護技術的應用要點

4.1 合理確定普掘機與綜掘機的臨界點

在確定普掘機與綜掘機臨界點的時候，通常將巷道的長度作為標準，與不同掘機類型相結合來確定實際操作以及具體的掘進水平。比如說，在具體開展采礦掘進作業的過程中，在應用普掘機的時候，其采掘長度應該不超過300m，而在應用綜掘機的時候，其采掘的長度需要大于300m。該分類形式能夠將不同種類采掘機的作用及其價值得以充分發揮出來。綜掘機的應用，主要是為了能夠有效縮短工程的準備實現及周期，在對綜掘機進行選擇期間，有關工作人員需要對不同的因素進行綜合考慮。從綜掘機自身來看，應與相關標準相結合，對綜掘機的結構、機身是否與相應標準相滿足進行明確。同時，還需要對綜掘機自身的體積、道路寬短等進行注意，從而使煤礦實際強度能夠與礦井道路斷面狀況相吻合。另外，還需對綜掘機的使用效率、截割強度等因素進行考慮，從而使采礦工作更加順利的開展。在對普掘機、綜掘機選擇時，都需要與礦井實際長度相結合，如果施工工作面的長度在三百米以內，則需要對綜掘機進行合理的選擇、應用，保證開采施工進度。

4.2 科學選擇截齒

所選擇的截齒是否科學合理能夠對采礦掘進作業的有效性產生直接性的影響。在對截齒進行選擇期間，對于綜掘機截齒來說，應該確保其具有較高的耐磨性與強度，從而在掘進作業開展過程中降低截齒的磨損程度，并且促使采掘機的截割效率能夠與進度要求相符合。如果在截割期間，巖石的強度系數比截齒強度與切割能力要大很多的話，相關工作人員應該對采掘的實際情況進行綜合分析，對爆破等方式進行利用來進行掘進，防止由于巖石強度過大而嚴重損壞到截齒。

4.3 合理應用臨時支護技術

在采礦掘進作業開展期間，需要應用到綜掘機設備，在該設備運行期間，液壓系統有著十分重要的作用。從某種意義上來說，液壓系統的閉鎖裝置安全性及其穩定性能夠對采掘機液壓系統的運行效果產生直接性的影響。因此，在實際開展采礦掘進工作的時候，通過對臨時支護技術進行應用來對閉鎖裝置起到固定的作用，促使采掘機液壓系統運行始終維持在可靠、穩定的狀態下，并且使相關工作人員的工作強度得以大大降低。

4.4 合理應用開門轉為技術

由于復雜的地質條件，所以在采礦掘進作業開展期間難免會碰到各種各樣的困難，需要對采掘機開門轉為技術進行充分應用來將采掘作業開展過程中的難題進行解決。通過應用科學合理的開門轉為技術，促使礦產采掘作業開展期間實現零爆破，并使工作面作業期間產生的阻力得以有效降低。舉例來說，某礦產采掘作業開展期間，在面對開門直接對掘進設備進行安裝時，如果后面跟隨的運輸量重達40t的話，而距離控制在100m左右，在這種情況下，應該與實際情況相結合，將傳統的穿鑿放大方法進行摒棄，對分段方式進行借助來對掘進作業進行開展，也就是在實際作業開展期間，進行一段距離的爆破，之后再對采掘機的施工與安防工作進行合理開展。

5 結語

總而言之，復雜的地質條件意味著采礦掘進作業的開展面臨著越來越大的困難。為了能夠促使礦產采掘作業的安全性、穩定性及其效率性得以切實提高，需要進一步強化采礦掘進支護技術的應用，對采掘支護技術的應用要點進行掌握，并與此相結合，促使礦產采掘支護的效果得以切實提高。