采礦工程巷道掘進與支護應用

欒嵐

通化鋼鐵集團板石礦業有限責任公司 吉林白山 134300

1 常見的采礦掘進方式

1.1 機械化掘進

機械化掘進是一個綜合性且繁雜的階段，其是由許多工業設備一同運行來完成的，如懸臂式掘進機、運輸飛機、鉆探機、通風降溫設備、電氣設備等。在其中以懸臂式掘進機更為關鍵，其工作效能的高矮，將立即決策掘進作業實際效果的優劣[1]。目前該機器設備技術性可以達到開采掘進作業的規定。

1.2 拋錨—體化掘進

拋錨一體化掘進是在錨桿支護技術性的基本上發展趨勢的一種新式掘進方法，其將掘進與錨桿支護二者合理融合起來，能夠在減少掘進作業時間的基本上，保證 掘進工作的安全性，避免煤巷施工現場風險的產生。

2 采礦工程巷道掘進的相關分析

2.1 采礦工程巷道掘進的概念

在礦產資源開采的過程中，主要有以下幾種形式：第一，一體化開鑿方式。這一方式的使用效率比較高，在使用的過程中既可以實現開鑿工作的一體化，同時，也可以有效地保證施工環境的安全，提高開采的效率。第二，大斷面連續開鑿技術。該技術的應用會受到地理環境的影響，需要在特定的地勢環境中才能夠使用。第三，現代化的綜合機械掘進方法。這個方法的使用會涉及大量的機械設備，從而有效地提高了開鑿的工作效率，對采礦技術人員的專業能力也帶來了一定的挑戰。

2.2 礦產資源開采技術條件

針對礦產資源的開采需要一定的技術條件限制，其中主要涉及以下幾點：

2.2.1 地壓變化

它是對于巖石力學典型性災難檢測以及預警信息層面的內容科學研究。伴隨著表淺資源開采完畢，絕大多數稀有金屬礦山開采遭遇資源降低或匱乏的局勢，很多礦山開采已慢慢轉到深層成礦的開采。伴隨著開采深層的提升，深層地應力水準較高，顯著差別于表淺，開采振蕩導致礦、圍巖系統軟件失衡，進而引起地壓災難顯現的狀況更加廣泛且更加明顯，導致傷亡與機器設備毀壞的地壓安全事故概率也相對呈顯著增長的趨勢。巖爆作為一種典型性的地壓災難宏觀經濟顯現狀況，是高地應力標準下地下建筑基坑開挖全過程中，導致一部分礦、圍巖系統軟件中地應力累加，當超出其延展性極限時，存儲于巖石中的延展性應變力能忽然釋放出來，因此造成崩裂松動、脫落、彈跳乃至投擲等狀況；它很有可能導致傷亡、機器設備毀壞，造成 礦山開采開采高效率減少、經濟發展成本上升等，巖爆是深水井成礦開采的重特大安全隱患。伴隨著開采已逐漸向深層遷移，巖石處在高地應力情況，水準地應力對巷道和采場可靠性危害明顯，礦、圍巖存有中等水平巖爆選擇性，開采抗壓強度大，地壓顯現[2]。

針對地壓和巖爆危害問題：①提出開展微震監測系統現場安裝與調試及震源定位試驗研究；②實現地壓與巖爆活動及開采現狀調查實時跟蹤分析；③實現地壓與巖爆危害孕育過程微震信息實時辨識與分析；④實現地壓與巖爆活動震源定位及災害預警技術研究，為礦山安全生產和科學管理提供依據和技術支撐。

2.2.2 巷道頂板

對于在礦產開采的過程中，部分巷道巖石結構比較破碎。因此，根據分析巷道的斷面尺寸、巷道的服務年限和功能用途以及軟弱結構面產狀這三個因素對巷道支護形式和參數選擇的影響。以巖體質量RMR分級結果為基礎，基于巷道支護分級影響因素，修正RMR取值并修正巷道支護級別。

3 采礦工程巷道掘進和支護技術的具體應用

3.1 選擇恰當的采掘方法

礦山開采過程中，二步驟充填體回采是一項重要的課題，爆破振動不可避免地會對相鄰巷道，原巖頂板，充填體巷道及圍巖造成一定的影響；其中，對充填體造成的影響是最明顯的，因為充填體穩固性系數f值遠小于原巖的穩固性系數。為減少爆破振動對充填體影響，提出無爆破振動在充填體掘進中的應用。

現以井下高程486-500m的礦體為例，486-500m需要在486m形成采場的底部結構，486m掘進巷道都在充填體中，可以采取人工爆破掘進和無爆破振動掘進兩種方式，對這兩種掘進方式進行了分析對比。人工爆破掘進的缺點：在充填體中人工爆破掘進時，爆破振動會對充填體巷道及圍巖造成很大程度的破壞，使得原本就不穩固的巷道更加破碎，危險系數增大。無爆破振動掘進，無爆破振動掘進可以減少對充填體巷道及圍巖的破壞，不產生或很少產生炮振裂縫，保持了圍巖完整性，從而增大了圍巖自身地承載能力，進而很大程度上提高了施工的安全性。

3.2 巷道的聯合支護方法

依據巷道的尺寸結構藕荷均衡錨桿支護基本原理說明，錨索深層次巷道圍巖產生鋼筋錨固區，相互配合巷道附近帶鋼及其鋼筋網片產生錨桿支護的小結構，在圍巖產生變形時起基本抵擋變形的功效[3]。在這個基礎上相互配合錨索的應用，錨索深層次圍巖深層，激發深層圍巖承載力與周圍巖體一起產生深層大的高韌性安裝結構，在圍巖的變形全過程中與錨索產生的小結構一同維護保養巷道的平穩。

4 槽鋼式聯接器桁架支護系統設計

（1）桁架錨索規格及布置方式：φ17.8×7000，1×7股高強度低松弛預應力鋼絞線，鉆孔深度11.5m，鉆孔直徑60。桁架錨索底部跨度3000，距巷道幫部550，排距2m，錨索鉆孔與鉛垂線的夾角為30°。

（2）槽鋼采用高強度的A3鋼制成，長3500，寬100，厚度25。在槽鋼兩邊距端部250處焊接楔形鋼墊，后鉆取φ25、與鉛垂方向夾角30°的圓孔。

5 結語

在采礦工程實施的過程中，為了保證礦產資源開發生產工作的順利實施，就要采取相應的巷道掘進以及支護技術。這樣不僅能夠保證施工作業環境的安全，同時提高開采的效率，為我國礦產資源的開發利用起到有效地促進作用。