地下礦山井下巷道掘進頂板支護技術探討

郜曉龍

（安徽太平礦業有限公司，安徽 淮北 235115）

通過我國現階段科技的發展，地下礦山井下巷道頂板支護技術也需要不斷的更新，以便為礦產資源的開采提供可靠的安全保障，想要地下礦山行業可持續發展，就一定要注重礦產資源開采工人的安全問題，而地下礦山井下巷道掘進頂板支護技術是一個非常重要的地下礦山井下施工安全措施，該項技術措施可以在礦產資源開采的過程中，對已經施工完成的工程起到支撐效果，讓已施工工程保持一定的穩定性，從而保障礦產資源開采的安全[1]。但地下礦山井下巷道掘進頂板支護技術并不是個輕松的技術，因為各種因素的影響加之技術也比較復雜，所以想要順利的將地下礦山井下巷道掘進頂板支護技術進行有效的實施，還要進行不斷的努力探究。

1 地下礦山井下巷道掘進頂板支護的必要性

礦產資源開采的工作具有一定的危險性，為了最大化的保證礦產資源開采工作者的安全，將地下礦山井下巷道掘進頂板支護技術有效的實施到礦產資源開采的過程中是必不可少的重要環節，其中實施的必要性主要體現在以下幾點：第一點，地下礦山井下巷道掘進頂板支護技術的有效實施可以為礦產資源開采提供一個安全的施工空間，阻止礦體圍巖在礦產資源開采過程中垮落[2]；第二點，地下礦山井下巷道掘進頂板的支護可以對施工中礦體圍巖的穩定有最大強度的整體保障，以避免巖層下沉離層、冒落片幫，對施工安全造成影響；第三點，地下礦山井下巷道掘進頂板支護技術是衡量工作效果的標志，可以確保在采礦施工中巷道的穩定可靠，不產生形變或者位移[3]。

2 地下礦山井下巷道掘進頂板支護的要求

2.1 支撐點的選擇

在進行地下礦山井下巷道掘進頂板支護的過程中，可以將圍巖自己的支撐力和工具支架的支撐作用充分利用，從基礎上實現對地下礦山井下巷道的支護，并且在礦產資源開采的過程中，要盡量將破壞巷道附近圍巖的情況降到最小[4]。對于支架的運用，首先要對地下礦山井下巷道頂板的壓力進行檢查分析，只有這樣才能更好的選擇出最合適巷道的支護方式，在巷道掘進頂板支護技術的實施過程中，支護點是支撐整個技術的關鍵要點，對于支護點的選擇，往往要在受力面積大的地方，進行支撐的時候對支撐點的位置也要進行布置，把握支撐點的密度，控制位置布置的疏密，這才能保證巷道支撐中受力的平衡，進一步提升礦產資源井下施工的安全。因為礦產資源開采在地下施工的特殊性，對于施工所在地質結構的要格外重視，需要結合施工現場地下的實際情況確定支撐位置，以便掌握支撐力的平衡，讓礦產資源開采過程中支護的安全效果可以得到最大化的發揮。地下礦山井下巷道掘進頂板支護方案設計示意圖見圖1。

圖1 地下礦山井下巷道掘進頂板支護方案設計示意圖

2.2 回采采場頂板的支護

回采工作面的支護可以有效地保證回采礦石的安全工作空間，空場采礦法中回采工作面的寬度稱為礦房寬度，其根據礦體的厚度，頂板的穩固性確定。礦房中預留的礦柱稱為支撐礦柱，其尺寸和間距同樣也是根據礦體的厚度，頂板的穩固性確定的。確定回采工作面寬度時既要有利于進行回采工作，又應便于工作面的維護和通風，而對回采工作面進行的一些支護措施，可以讓頂板支護、安全通道、通風通道的支護得以穩定性的保障，因為回采工作面尺寸一般較大，其存在較大壓力和風險性，在進行回采工作面頂板護時，為避免頂板及兩幫圍巖、礦石發生坍塌情況，在支護上一般選擇液壓支柱和安裝錨網錨索等進行支護，只有這樣才能實現有效的支護效果[5]。

3 影響地下礦山井下巷道掘進頂板支護的因素

3.1 施工工藝質量的影響

現階段的地下礦山井下巷道掘進頂板支護技術工作實施的過程中，會因為施工工藝的質量較低的造成整體頂板支護工作失去常規穩定性，尤其是在施工的過程中，施工工藝對于地下礦山井下巷道掘進頂板支護有直接的影響[6]。現階段在地下礦山井下巷道掘進的過程中，鉆爆掘進法由于掘進效率高，受到了很多礦產資源企業的青睞，但是在實際應用的過程中，鉆爆掘進法雖然能夠有效提升施工的速度和效率，但是一旦出現不規范的操作，或者與施工現場的實際情況不相符，很容易導致頂板支護失去穩定性和安全性，還有可能會引起巷道的坍塌冒落，而這種情況一旦出現，不僅會干擾到后續的工作，對于施工進度造成非常不利的影響，同時，還有可能會引起一系列的安全事故，威脅到施工人員的生命安全[7]。

在應用鉆爆掘進法的過程中，火藥裝填量不合理或者位置確定存在問題，都有可能會對于頂板支護的穩定性造成不利的影響。另外，部分礦產資源在開采的過程中，沒有進行合理的規劃，導致巷道之間的距離過近，這樣一條巷道在掘進的過程中，另一條巷道也會受到影響，由于地應力的改變，使得頂板支護的穩定性和安全性難以保障。地下礦山井下巷道掘進錨網噴支護結構圖見圖2。

圖2 地下礦山井下巷道掘進錨網噴支護結構圖

3.2 地質條件因素的影響

在地下礦山井下巷道掘進的過程中，地質條件也是不可忽略的重要因素，對于頂板支護來說，這一條件的產生的影響也是非常巨大的。

對于巷道進行掘進時，不可避免的會對于地下應力結構造成改變，這一操作會直接導致原本保持平衡的地質狀態失衡，而之所以在巷道掘進時進行頂板支護操作，就是為了保證巷道結構應力的平衡，避免出現坍塌冒落事故[8]。如果在巷道掘進的過程中，現場的地質條件較好，能夠很好的保持穩定性，也就不需要進行大規模的頂板支護，不僅有助于降低施工成本，減少工作量，同時，還能夠為地下采礦作業節約更多的空間，有助于提升采礦的效率。但是如果地質條件比較差，難以滿足掘進作業當中的穩定性需求，就需要結合地質條件的具體情況，制定合理的頂板支護方案，并且要保證頂板支架的數量足夠。雖然在這種情況下會在支護方面投入更多的成本，并且有可能會影響到開采的效率，但是能夠在極大程度上保證巷道的穩定性和安全性，切實保障施工人員的生命安全。地下礦山井下巷道圍巖地質條件變化塑性云圖見圖3。

圖3 地下礦山井下巷道圍巖地質條件變化塑性云圖

4 強化地下礦山井下巷道掘進頂板支護技術的策略

4.1 優化頂板支護技術

在實際進行地下礦山井下巷道掘進施工之前，首先應當全面系統的考慮到施工現場的情況，包括地質水文條件、施工工藝等，并且在此基礎上，制定合理有效的頂板支護方案，另外，保證頂板支護方案與巷道掘進方案的協調性，確保兩者都可以發揮出應有的作用，在提升施工效率的同時，保證施工人員的生命安全。其次，制定完善的頂板支護施工計劃，除了要準備好材料、設備等構成要素，也要充分考慮到材料設備的數量、規格等[9]，確保頂板支護施工能夠滿足后續施工的要求。最后，在頂板支護施工的過程中，應當結合施工方案，并且嚴格按照標準和規范進行操作，確保每一個環節的質量，確保頂板支護具有良好的穩定性和承載能力。特別是在頂板極不穩固安裝支護支架時，首先要考慮到支架能夠很好的滿足頂板支護的要求，具有較高的承載力，也要確保接觸面的平整，以及確保接觸面的面積足夠，具有較高的穩定性。支架結構應當結合頂板支護的需要進行選擇，避免在使用的過程中，由于結構不合理而導致出現的位移或者變形情況，并且這一措施也有助于保證施工的空間，避免在后續的開采過程中，由于巷道空間的缺乏而進行整改，減少施工成本的同時，也能夠進一步提升頂板支護的穩定性。

4.2 強化支護安全意識

在地下礦山井下巷道掘進作業的過程中，安全是第一要務，只有保證施工的安全性，才能穩定推進施工的進度，避免產生一些直接或者間接的損失。因此，礦產資源企業應當對于安全生產有正確的認識，并且通過培訓教育等活動，提升施工人員的安全意識，使得安全教育能夠落到實處，尤其是地下礦山井下巷道掘進頂板支護方面，更需要提升重視程度[10]。而想要達到這一目的，切實保證施工人員規范操作，提升作業的安全性，首先，在實際進行地下礦山井下巷道作業之前，礦產資源企業應當結合現實情況制定科學合理的頂板支護方案，并且在此基礎上，明確具體的操作規范和標準，要求施工人員在施工的過程中嚴格按照標準和規范進行，并且在實際施工的過程中，還應當由專業的工作人員進行監督和檢查，及時制止不規范的施工行為。其次，要建立完善的安全監督制度，不僅要對于頂板支護施工中的每一個環節加強監督與管理，也應當加強對于頂板支護效果的監督管理，一旦發現頂板支護效果難以滿足預期的要求，需要安排施工人員及時進行整改，為后續的工作創造良好的條件。另外，為了確保安全生產理念深入人心，礦產資源企業還應當定期進行培訓和教育工作，不斷豐富施工人員的專業知識儲備，提升施工人員的專業技能水平，使得施工人員能夠在施工中落實安全要求，避免留下安全隱患。

4.3 積極引進先進技術

隨著科技水平的不斷提升，各種新型的技術融入到地下礦山企業當中，不僅使得地下礦山企業應用的施工技術得到了極大的優化，同時，也進一步推動著地下礦山企業的現代化發展。隨著各種機械技術、自動化技術以及智能化技術應用到地下礦山行業當中，地下礦山企業未來的發展方向也會逐漸向著機械化、自動化以及智能化的方向發展，這不僅能夠提升開采的效率，為地下礦山企業帶來更多的經濟效益，同時，也為安全生產提供了更多新的思路，有助于保障施工人員的生命安全。地下礦山企業應當積極引進先進的技術和工藝，對于地下礦山井下巷道掘進頂板支護技術進行優化，促進安全生產。尤其是隨著各種新型技術和設備的應用，更有助于保障地下礦山企業的安全生產。

4.4 做好施工準備工作

為了保證巷道掘進頂板支護施工的順利進行，也為了確保頂板支護能夠達到良好的效果，做好施工準備工作也是必不可少的，包括以下幾個方面的內容：首先，進行嚴格的井下觀測工作，并且結合具體的數據，選擇最為適宜的頂板支護方式，同時，在巷道掘進施工的過程中，涉及到的一些重點區域，應當結合實際需要制定完善的安全技術方案。其次，優化頂板支護的施工設計，將頂板支護的相關信息數據進行完善和優化，確保掘進作業能夠按照流程和標準進行。另外，為了保證頂板支護方案的合理性和可行性，在施工方案設計初次制定后，應當進行進一步的審核與討論，找到其中存在的問題和不足之處，并且集中相關工作人員的知識和經驗進行完善，確保頂板支護的設計方案能夠滿足承載力和穩定性的要求，同時，提升掘進施工的質量。

5 結語

總而言之，在地下礦山井下巷道掘進的過程中，頂板支護是不可忽視的重要環節之一，只有做好頂板支護工作，才能夠保證掘進施工的順利有序進行，并且確保安全作業，切實保障工作人員的生命安全。在進行地下礦山井下巷道掘進頂板支護中，首先應當對于井下的地質水文條件及影響掘進的因素有全面的了解，并且與相關數據相結合，制定科學合理的頂板支護方案，選擇合理的頂板支護方式，這對于保證頂板支護的穩定性和安全性有著重要的意義。近年來，隨著地下礦山井下開采深度的不斷增加，再加上受到施工工藝及地質條件的影響，礦山壓力增加，也導致頂板事故的頻發。因此，做好頂板支護工作必不可少，能夠確保安全生產，推動地下礦山企業的健康發展。