淺談復雜地質(zhì)條件下采礦掘進支護技術(shù)及應用

張箜箜 蔣 浩

（河南省許昌新龍礦業(yè)有限責任公司，河南 禹州 461694）

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對于礦產(chǎn)資源的需求也在逐年攀升，這也就導致對于礦產(chǎn)資源的開采力度與強度不斷增強。現(xiàn)階段，雖然對于礦產(chǎn)資源的開采量呈現(xiàn)上升的趨勢，但隨之而來的作業(yè)安全事故也在不斷的增加，并且由于礦產(chǎn)資源開采所處地區(qū)的地質(zhì)條件十分的復雜，這也直接將開采難度大大增加。為此，就需要對采礦掘進支護技術(shù)進行科學合理的運用，才能夠在確保采礦作業(yè)效率的同時，給予施工作業(yè)足夠的安全保障。

1 復雜地質(zhì)的特點

地質(zhì)構(gòu)造的本質(zhì)是地層由于受到內(nèi)外應力的影響，而出現(xiàn)擠壓與撕裂運動，最終造成地質(zhì)狀態(tài)出現(xiàn)形變與裂縫問題。在采礦行業(yè)之中，比較復雜的地質(zhì)條件有褶皺、傾斜構(gòu)造與斷裂構(gòu)造等，這其中最為復雜的就是褶皺地質(zhì)構(gòu)造，主要是因為其本身包含的巖層種類多樣，內(nèi)部的應力方向也十分的復雜，如此一來，就會對后續(xù)的礦石開采與掘進工作帶來巨大的影響。除此之外，在貼近地質(zhì)構(gòu)造體進行掘進的過程中，由于采礦作業(yè)與掘進造成的振動問題，極易對于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成嚴重的影響，在此種地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境之中，就需要在正式進行掘進施工之前與施工過程中，都要對地質(zhì)構(gòu)造進行及時有效的實時監(jiān)測，并依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造特點來對相關支護方案進行科學合理的優(yōu)化調(diào)整。

2 復雜地質(zhì)條件對采礦掘進工作的影響

2.1 巷道固定困難

現(xiàn)階段，由于大部分礦產(chǎn)資源的所處位置較深，并且其地質(zhì)條件也是十分的復雜，甚至部分的礦體周邊還會有著大量的松散巖土分布，這就對采礦掘進工作的有序開展帶來了嚴重的阻礙。而在對巷道掘進的施工過程中，由于受到各種外力因素的影響，使得造成巷道難以成型，就算是通過使用先進的機械化技術(shù)，在短期內(nèi)將巷道的形狀保持在相對穩(wěn)定與規(guī)則的狀態(tài)下，但在后續(xù)的開采過程中，由于開采深度的不斷擴大，巷道周邊的巖體也會不可避免的出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變化，從而致使巷道之中的各端點與支撐物發(fā)生不同程度的形變，最終造成巷道的變形，進而產(chǎn)生嚴重的安全隱患。此外，如果無法對巷道進行有效的固定，就會給后續(xù)支護技術(shù)的有效實施帶來巨大的影響，從而極大的限制開采效率的有效提升。

2.2 設備運行困難

隨著社會科技的飛速發(fā)展，我國在進行巷道掘進與礦產(chǎn)開采方面的技術(shù)已經(jīng)較為成熟，并且大部分地區(qū)的礦產(chǎn)開采已經(jīng)實現(xiàn)了機械化運行。但是在實際的運行過程中，相關的礦產(chǎn)開采技術(shù)還是存在著一些問題需要解決。這其中最為主要的問題就是礦產(chǎn)開采行業(yè)所面對的地質(zhì)條件變得越來越復雜，并且相關的開采設備與技術(shù)在實際的運行過程中還是存在諸多的問題，如在遇到硬度系數(shù)超過5 的地質(zhì)條件中，相關的掘進設備的磨損就會急劇上升，如此一來，在對設備自身造成嚴重影響的同時，也會使巷道掘進技術(shù)的充分發(fā)揮受到嚴重的掣肘。

2.3 潛在風險因素眾多

礦產(chǎn)開采作業(yè)如果處于深度較大且地質(zhì)條件十分復雜的區(qū)域進行作業(yè)，相應的潛在風險因素也會大大增加。例如在進行礦產(chǎn)資源開采中常見的瓦斯與地下水等問題，都會對掘進支護技術(shù)的有效實施和支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成嚴重的影響。為了能夠充分降低此類因素對掘進支護工作的影響，就需要將地質(zhì)勘探技術(shù)與施工管理水平全面優(yōu)化提升。但是在實際的礦產(chǎn)開采之中，部分地區(qū)的開采企業(yè)并未對科學先進可靠的掘進支護技術(shù)進行有效的掌握，并且相關管理人員與施工人員其自身的專業(yè)素養(yǎng)也存在著一定的缺陷，這就導致對各類風險因素的認知不明確，最終造成掘進支護工作的質(zhì)量無法達到相關標準，從而導致安全事故的誘發(fā)。[1]

3 復雜地質(zhì)條件下采礦掘進的常用支護技術(shù)

3.1 砌碹支護技術(shù)

砌碹支護技術(shù)是礦產(chǎn)開采使用較早的一項支護技術(shù)，砌碹支護技術(shù)的使用成熟度也相對較高，而且能夠充分的作用到圍巖表面，這項支護技術(shù)在部分的特殊巷道之中能夠起到有效的支護效果。除此之外，砌碹支護技術(shù)的操作流程十分方便快捷，并且其自身優(yōu)勢十分的突出。但是砌碹支護技術(shù)其自身的所需的支護成本十分巨大，并且其支護的難度也較大，這就使得砌碹支護技術(shù)在部分需要快速掘進的巷道支護中不能夠有效的運用。

3.2 棚式支護技術(shù)

棚式支護技術(shù)與砌碹支護技術(shù)同樣都是運用較早的支護技術(shù)，并且也是被廣泛使用的支護技術(shù)之一。在進行實際的使用過程中，金屬材質(zhì)是棚式支護所使用的主要材料，這也就使得棚式支護自身的相關結(jié)構(gòu)更加的容易安裝與制作。但是由于當前礦產(chǎn)開采的地質(zhì)條件變得愈發(fā)復雜，這種棚式支護技術(shù)對于圍巖的穩(wěn)定性難以進行有效的控制，使得棚式支護技術(shù)逐步地被更為優(yōu)秀的支護技術(shù)所替代。

3.3 錨網(wǎng)噴支護技術(shù)

為了能夠應對日漸復雜的地質(zhì)條件，錨網(wǎng)噴支護技術(shù)的作用日益凸顯，錨網(wǎng)噴支護技術(shù)的主要優(yōu)勢是其自身的掘進速度較快，并且后續(xù)的支護效果十分的突出，最為重要的就是錨網(wǎng)噴支護技術(shù)所需的建設成本更低，這也就使其成為了現(xiàn)階段復雜地質(zhì)條件掘進支護的重要支護手段。為了能夠?qū)㈠^網(wǎng)噴支護技術(shù)的功能價值進一步的發(fā)展，就需要在原有的技術(shù)基礎上，對相關的臨時支護方案進行全面深入的思考，從而將支護頂板的基本要求進行有效的明確，并給予錨網(wǎng)支護的操作空間足夠的保證，從而確保后續(xù)施工，保證傾斜巷道掘進有序進行。

3.4 錨桿支護技術(shù)

由于錨桿的使用會受到范圍的限制，并且在復雜地質(zhì)條件下的巖層結(jié)構(gòu)也是十分的復雜，這就導致在實際操作中難以單獨使用錨桿進行支護處理，并且也不能夠有效達到支護的要求。為了能夠有效提升支護的效果，就需要將錨索與錨桿進行有效統(tǒng)一，從而才能夠?qū)蜻M變形進行有效的控制，并且也能夠有效避免頂板破碎的問題出現(xiàn)，將支護效益大大提升。[2]

3.5 噴射混凝土支護技術(shù)

在復雜地質(zhì)條件下進行采礦掘進，巷道需要承受巨大的壓力，一旦圍巖巖性過低，就會造成巷道出現(xiàn)嚴重變形的情況。通過對噴射混凝土支護技術(shù)的有效運用，能夠有效將巷道內(nèi)部較為破碎的巖石進行有效結(jié)合，以此將巷道支護能力有效提升，確保巷道的成形穩(wěn)定。

干式噴射混凝土與水泥裹砂噴射混凝土是噴射混凝土支護技術(shù)的主要手段：

首先，在對干式噴射混凝土支護技術(shù)進行運用過程中，需要將相關原材料依照特定的比例進行合理攪拌，在礦產(chǎn)掘進的過程中通過噴砂機在巷道圍巖上進行混凝土的噴射。

其次，水泥裹砂噴射混凝土支護技術(shù)在實際運用過程中，是將符合規(guī)格的砂礫與水泥進行充分攪拌，之后再依靠壓裂技術(shù)對螢礦石進行規(guī)?；拈_采。通過對多級滑套封隔器的分段壓裂技術(shù)的合理運用，能夠充分確保處于多壓裂層段的水平井與直井能夠穩(wěn)定進行掘進工作。

4 采礦掘進支護施工技術(shù)要點

4.1 注意交岔點

在對采礦巷道進行掘進的過程中，對于巷道支護技術(shù)的選擇是整個開采工作有序進行的重要基礎，并且在進行支護的過程之中，還需要將支護所產(chǎn)生的不良影響進行有效規(guī)避，從而將支護效果的可靠性全面提升。在這一過程中還需要給予交岔點足夠的重視，這是因為在進行支護的過程中，對于部分環(huán)節(jié)的連接需要依靠交岔點來有效完成，基于此種前提，在進行實際的支護設計過程中要充分確保交岔點設計具備科學性與合理性，從而使整體的支護連接效果全面提升，防止礦井的其他相關工作受到影響，確保整個采礦施工安全。

4.2 對施工環(huán)節(jié)進行嚴格掌控

支護技術(shù)所需要涉及的施工內(nèi)容都普遍存在著危險性，為了將危險性降至最低，就需要將相關施工人員自身的技術(shù)水平全面提升，使其能夠?qū)ο冗M的巷道支護技術(shù)進行有效掌握，并提升其對結(jié)構(gòu)連接與支護深度的把握能力，對巷道掘進支護效果做到最大程度的控制，確保相關技術(shù)能夠全面落實到施工流程之中。除此之外，還需要對技術(shù)偏差所帶來的影響進行充分的考慮，這就需要嚴格依照相關技術(shù)標準來進行支護作業(yè)，最終確保支護效果能達到預期目的。

4.3 做好斷面與設備維護

在對固體礦進行開采時，相關工作人員需要對礦體結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行密切的關注，并對可能會對支護造成影響的外部因素進行全面深入的分析，從而充分確保采礦作業(yè)的安全進行。除此之外，面對極其復雜的地質(zhì)條件，礦井內(nèi)部相關支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性就成為了整個施工作業(yè)的重點，這就需要相關工作人員進行加固處理，而主要的處理方式則有以下幾點：

首先是對斷層面進行處理，在進行掘進支護期間，要對地層與巖體斷面進行重點觀察，并采取合理的措施來對斷面進行機械處理，之后再使用合適的支護方案降低斷面壓力。

其次是對截齒進行確定，在對固體礦進行開采的過程中，需要依據(jù)實際的地質(zhì)情況，對掘進機進行選擇。

此外，截齒的品質(zhì)是影響掘進機工作質(zhì)量的決定性因素，并且還需要相關施工人員要依據(jù)土質(zhì)的實際情況對掘進機切割速度進行控制，將截齒磨損降至最低。一旦遇到巖石強度遠遠高于截齒強度，就需要對采掘?qū)嶋H情況進行全面的分析，在條件允許的前提下，就需要采取爆破的方式來進行掘進，從而避免因巖石強度過大問題，而導致截齒受到嚴重的損壞。

5 加強采礦掘進施工的安全管理

1.采礦企業(yè)要增加自身社會責任意識，積極遵循相關部門制定的安全生產(chǎn)條例，對于開采過程中的各項細節(jié)進行及時有效的監(jiān)督指導，不斷加強工作人員的安全教育，每月進行安全生產(chǎn)技術(shù)的培訓，提升所有工作人員的安全意識，保護每一名工人的人身安全，企業(yè)要把安全放在利益之前，將安全當成生產(chǎn)工作的第一位。還需要對開采環(huán)境、氣候環(huán)境與人員構(gòu)成等重要因素進行全面深入的了解，并將這些因素統(tǒng)一整合，進行綜合性的考慮。

除此之外，還需要對施工人員的操作流程進行嚴格的規(guī)范，從而避免其因盲目施工與缺乏有效的指導所造成的安全事故。

2.企業(yè)應該將一些早就應該淘汰的老舊生產(chǎn)設備果斷剔除，減少危險的發(fā)生概率，加大設備的資金投入，引進先進的生產(chǎn)設備，并對生產(chǎn)設備的定期檢修維護，提升采礦的效率。對于采礦人員企業(yè)要重點培養(yǎng)其使用機器的方法與規(guī)范，讓開采人員不斷學習新的技術(shù)，以此來提高開采的效率，將技術(shù)作為企業(yè)的第一生產(chǎn)力，這樣不僅能夠提高開采人員的人身安全，還能夠有效的提高生產(chǎn)效率，減少資金的投入，增加企業(yè)的市場競爭力。

3.在進行采礦掘進施工之前，一定要做好地質(zhì)勘探工作，結(jié)合實際情況對施工過程中可能會出現(xiàn)的各種地質(zhì)災害進行科學的評估預測，并對施工過程中可能出現(xiàn)的各種問題進行有效分析，從而制定出一套科學安全的開采計劃，以此來保證整個采礦工程的正常運行。并制定相應的安全制度，對礦井內(nèi)的情況與生產(chǎn)設備進行定期的檢查，及時的發(fā)現(xiàn)所存在的各種安全隱患并及時將之排除，保證開采人員的人身安全。

4.為了充分確保采礦現(xiàn)場管理的有效性，不僅需要將工作人員的施工手段進行規(guī)范，還需要將相關施工人員的專業(yè)水平進行提升，如此才能夠?qū)⑹┕さ陌踩禂?shù)有效提升，相關監(jiān)督管理人員還需要對施工人員是否依照相應的施工標準操作進行嚴格的監(jiān)督，出現(xiàn)任何違章操作的情況，要給予及時的制止與糾正，從而避免因施工技術(shù)問題而造成采礦掘進出現(xiàn)嚴重的安全問題。

6 結(jié)語

采礦行業(yè)是一個危險系數(shù)比較高的行業(yè)，為了減少事故的發(fā)生，避免人員的傷亡，就必須要做好掘進支護技術(shù)的合理運用。此外，還需要加強工作人員的安全培訓與生產(chǎn)設備的維修檢查，將安全放在首位，排除一切安全隱患，這樣才能將事故發(fā)生率降到最低，采礦行業(yè)才能迅速發(fā)展，以此來推動整個國家的持續(xù)發(fā)展。