關(guān)于采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)探討

＊王飛云

（山西中陽(yáng)沈家峁煤業(yè)有限公司 山西 033400）

1.采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀

我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，煤炭資源的開(kāi)發(fā)和利用受到了人們?cè)絹?lái)越多的重視，煤炭資源在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)建設(shè)中，發(fā)揮了不可替代的功能，在開(kāi)發(fā)煤炭資源的過(guò)程中，展開(kāi)采礦工作，要以巷道掘進(jìn)技術(shù)和支護(hù)技術(shù)為核心，提高生產(chǎn)水平和開(kāi)采質(zhì)量。在煤炭資源的開(kāi)采中，傳統(tǒng)的巖石集中的布局形式逐漸被煤炭巷道的布局所取代，利用采準(zhǔn)巷道布局和開(kāi)拓巷道布局等形式，目的是提高巷道掘進(jìn)技術(shù)水平。目前應(yīng)用到巷道掘進(jìn)中的方法包括綜合機(jī)械掘進(jìn)法、掘錨法、一體化流水線(xiàn)掘進(jìn)法，是巷道掘進(jìn)工程項(xiàng)目中的常見(jiàn)方法。

利用綜合機(jī)械掘進(jìn)方式，對(duì)機(jī)械設(shè)備有著較高的要求，因此綜合機(jī)械掘進(jìn)方法的技術(shù)成本較高，掘錨法技術(shù)的應(yīng)用中使用到了懸臂式掘進(jìn)機(jī)，適用于有著一定復(fù)雜程度的煤礦地形中。但是利用該方式有一個(gè)弊端，那就是一體化流水線(xiàn)施工法的施工進(jìn)度較慢，因此煤礦掘進(jìn)技術(shù)和裝備應(yīng)用體現(xiàn)出了一定的缺陷和不足。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在煤礦掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用和裝備開(kāi)發(fā)方面處于落后局面，仍舊還需要持續(xù)的探索實(shí)踐，以提高采礦工程的巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)水平[1]。

2.采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)工程的重要性

巷道掘進(jìn)及支護(hù)工程是采礦工程項(xiàng)目中的重要組成部分，其中運(yùn)用到了掘進(jìn)技術(shù)、支護(hù)技術(shù)，這對(duì)采礦活動(dòng)的順利實(shí)施、安全運(yùn)轉(zhuǎn)有著重要的意義，利用掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的目的，是要保證煤礦巷道生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。對(duì)于采礦工程來(lái)說(shuō)，煤礦巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)工程發(fā)揮的作用是其他的技術(shù)手段，無(wú)法取代的掘進(jìn)和支護(hù)工程，可以為煤礦活動(dòng)開(kāi)展開(kāi)采作業(yè)，創(chuàng)建穩(wěn)定、安全的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)高效率的生產(chǎn)。為了保證人民財(cái)產(chǎn)的安全，利用巷道掘進(jìn)及支護(hù)技術(shù)進(jìn)行采礦工程的施工活動(dòng)，可以營(yíng)造安全、穩(wěn)定的施工空間，在實(shí)際的開(kāi)采活動(dòng)中，考慮到煤礦巷道開(kāi)采工作的危險(xiǎn)性，要在施工細(xì)節(jié)方面加強(qiáng)重點(diǎn)關(guān)注，嚴(yán)格的按照施工要求進(jìn)行采礦活動(dòng)，降低施工事故問(wèn)題的發(fā)生幾率。

煤礦巷道的掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)應(yīng)用中，利用錨桿支護(hù)技術(shù)手段，對(duì)巷道圍巖加強(qiáng)保護(hù)，降低了巷道坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，有效地規(guī)避了傷亡事故問(wèn)題的發(fā)生。在煤礦巷道開(kāi)采活動(dòng)的實(shí)踐中，由于有大量軟巖石與煤礦巷道相互靠近，因此巷道的穩(wěn)定性和安全性水平會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，利用支護(hù)技術(shù)可以增強(qiáng)巷道的穩(wěn)定性。采礦行業(yè)中，巷道掘進(jìn)和支護(hù)施工已經(jīng)成為了必不可少的施工環(huán)節(jié)，掘進(jìn)技術(shù)和支護(hù)技術(shù)作為關(guān)鍵的技術(shù)手段，有利于保證煤礦開(kāi)采活動(dòng)的安全性，保護(hù)了巷道的穩(wěn)定性，為生產(chǎn)作業(yè)人員的生命安全和煤礦企業(yè)的財(cái)產(chǎn)安全，提供了切實(shí)的保障[2]。

3.采礦工程巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)的要點(diǎn)

（1）巷道掘進(jìn)技術(shù)。煤礦巷道掘進(jìn)中涵蓋了多道工序，例如破落工序和裝運(yùn)工序，均是決定煤礦巷道掘進(jìn)工程成果的重要部分，作為煤礦巷道技術(shù)應(yīng)用中的基礎(chǔ)，我國(guó)的煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)中涵蓋了多巷道掘進(jìn)技術(shù)、綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)、交叉換位掘進(jìn)技術(shù)。其中綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)中應(yīng)用到了多種機(jī)械設(shè)備，是一種多設(shè)備協(xié)作掘進(jìn)的傳統(tǒng)手段，適用的范圍廣泛，在全巖巷掘進(jìn)、半煤巖巷道掘進(jìn)和煤巷掘進(jìn)中，適用性較強(qiáng)。綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了較長(zhǎng)的一段時(shí)期，行業(yè)內(nèi)人們積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，占據(jù)著絕對(duì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，多巷道掘進(jìn)技術(shù)和交叉換位巷道技術(shù)是新興技術(shù)，在掘進(jìn)工序和支護(hù)工序中，是必備的技術(shù)手段。交叉換位掘進(jìn)技術(shù)中，應(yīng)用到了采煤機(jī)設(shè)備和錨桿鉆車(chē)設(shè)備，具有先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

近些年來(lái)在我國(guó)的采礦工程項(xiàng)目施工中，利用鉆爆法施工的形式，按照先打眼、后放炮的工具進(jìn)行。掘進(jìn)施工常用的鉆爆法為氣腿式鑿巖機(jī)作業(yè)鉆爆，該方式的鉆爆作業(yè)規(guī)模大，范圍廣泛，適用性強(qiáng)，按照常規(guī)的鉆爆施工模式，不同類(lèi)型的環(huán)境中均可以發(fā)揮出掘進(jìn)作業(yè)的優(yōu)勢(shì)，適用性強(qiáng)，制定穩(wěn)定、成熟、可行的施工方案。雖然我國(guó)利用該方式，已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)水平有所提高，但是由于常規(guī)的鉆爆法，存在掘進(jìn)速度慢、工序復(fù)雜的問(wèn)題，對(duì)巖石的穩(wěn)定性不利，有引發(fā)自然災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，因此該方式即使成本低、操作便捷，也逐漸退出了人們的視線(xiàn)。

綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)對(duì)常規(guī)掘進(jìn)工序中存在的不足問(wèn)題進(jìn)行了改善，在大斷面巖巷的掘進(jìn)中，適用性較強(qiáng)，但是我國(guó)的綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)起步較晚，目前仍舊還處于不斷探索的時(shí)期，應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中，要使用轉(zhuǎn)載機(jī)、錨桿鉆機(jī)和懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。轉(zhuǎn)載機(jī)是用于輸送刮板的設(shè)備，錨桿鉆機(jī)則負(fù)責(zé)在煤礦巷道中進(jìn)行鉆孔懸臂式掘進(jìn)，具有多功能，負(fù)責(zé)截割、裝載和運(yùn)輸。綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)使用了多種功能的設(shè)備，在配合協(xié)作下開(kāi)采煤礦，我國(guó)開(kāi)發(fā)和引進(jìn)了先進(jìn)的掘進(jìn)機(jī)，在超千米的深部巖石巷道中進(jìn)行掘進(jìn)生產(chǎn)，開(kāi)采活動(dòng)更加的高效、靈活，對(duì)軟巖地應(yīng)力和低溫高壓的問(wèn)題加強(qiáng)了有效應(yīng)對(duì)[3]。

（2）煤礦巷道支護(hù)技術(shù)。煤礦巷道支護(hù)技術(shù)是維護(hù)巷道安全性的技術(shù)手段，可以有效地對(duì)巷道圍巖破壞的問(wèn)題進(jìn)行防治，在煤礦巷道掘進(jìn)工序中利用支護(hù)技術(shù)，可以保持巷道圍巖的穩(wěn)定性，有序的開(kāi)展挖掘活動(dòng)。我國(guó)在煤礦開(kāi)采活動(dòng)中，巷道支護(hù)技術(shù)的形式多種多樣，例如棚式支護(hù)、噴錨支護(hù)、砌碴支護(hù)。煤礦資源通常位于軟巖下的位置，在開(kāi)采過(guò)程選擇支護(hù)技術(shù)時(shí)，要以錨桿支護(hù)技術(shù)為主，尤其是高深度礦井的煤礦開(kāi)采中，利用錨桿支護(hù)技術(shù)要逐步引進(jìn)高預(yù)應(yīng)力、高強(qiáng)錨桿支護(hù)技術(shù)。開(kāi)發(fā)和應(yīng)用該技術(shù)手段，利用錨桿支護(hù)、注漿和支架的形式，建立起完善的支護(hù)體系，對(duì)深部巷道圍巖進(jìn)行支護(hù)，沿空掘巷組合錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 沿空掘巷組合錨桿支護(hù)示意圖

其中使用到了噴漿U型鋼、可收縮支架、具有較高強(qiáng)度水平的預(yù)應(yīng)力錨桿，建立起完善的支護(hù)模式，開(kāi)采深部煤礦，利用錨桿的支撐力，可以使巖壁承受的作用力得到分散處理，增強(qiáng)軟巖的強(qiáng)度。全螺紋錨桿支護(hù)技術(shù)是對(duì)普通錨桿支護(hù)技術(shù)進(jìn)行再次改造的一種技術(shù)手段，使用全螺紋錨桿可以達(dá)到一次性緊固螺紋的目的，不需要再次進(jìn)行二次加工。科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展下，支護(hù)技術(shù)也有所改變，錨桿的強(qiáng)度具有有限性，普通錨桿逐漸被全螺紋錨桿所取代，增強(qiáng)了巷道的穩(wěn)固性。全螺紋錨桿的生產(chǎn)成本低，制作過(guò)程簡(jiǎn)單，可以完全替代普通的螺紋錨桿，全螺紋錨桿目前已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，是一項(xiàng)低成本、高效率的施工技術(shù)手段。

4.采礦工程巷道與支護(hù)工程的注意事金

以某礦區(qū)為例，該礦區(qū)-700m水平巷道與-500m水平巷道相連接，長(zhǎng)度達(dá)到500m，平均傾角14°，該巷道橫穿的巖層中有大量的黏土、泥巖、砂巖和砂質(zhì)泥巖，巖層的穩(wěn)定性和持力性較差，整體的礦區(qū)地質(zhì)層較為軟弱。借助鉆爆法進(jìn)行破巖施工，使用一次掘進(jìn)的施工模式，利用YT-23鑿巖機(jī)和ZYP-17裝巖機(jī)，以礦車(chē)運(yùn)輸?shù)男问剑⑵鸪Ｒ?guī)噴錨支護(hù)體系，設(shè)置50個(gè)炮眼進(jìn)行掘進(jìn)支護(hù)生產(chǎn)，采空區(qū)見(jiàn)圖2。

圖2 采空區(qū)示意圖

利用數(shù)字模擬技術(shù)，對(duì)不同支護(hù)參數(shù)條件下的支護(hù)效果進(jìn)行分析，制定和完善有關(guān)的方案，以增強(qiáng)抗道支護(hù)效果，取得了顯著的技術(shù)應(yīng)用成績(jī)，采礦工程體現(xiàn)出了良好的安全性和穩(wěn)定性。在實(shí)際的生產(chǎn)中，為了提高采礦工程巷道掘進(jìn)技術(shù)和支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用效果，工作人員需要重點(diǎn)做好安全防治工作，加強(qiáng)對(duì)瓦斯排放的關(guān)注，提高通風(fēng)防塵水平，把握關(guān)鍵的技術(shù)要點(diǎn)，提高設(shè)備設(shè)施的先進(jìn)性，促進(jìn)采礦工程項(xiàng)目活動(dòng)的順利實(shí)施。

（1）注重瓦斯排放。在采礦工程的掘進(jìn)作業(yè)環(huán)節(jié)，要加強(qiáng)對(duì)瓦斯排放工作的高度重視，保證采礦活動(dòng)的安全、順利進(jìn)行，在瓦斯排放的工作實(shí)踐中，結(jié)合巷道的實(shí)際情況，要建立起完善的通風(fēng)系統(tǒng)，及時(shí)排放瓦斯，對(duì)瓦斯聚集的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行防范、治理。對(duì)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行定期檢測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸^(guò)了警戒值時(shí)，需要立即進(jìn)行有效的處理，停止采礦作業(yè)，對(duì)安全事故問(wèn)題加強(qiáng)防范，排放瓦斯，并定期進(jìn)行瓦斯?jié)舛葯z測(cè)，確保瓦斯?jié)舛忍幱诎踩狄韵隆?/p>

（2）提高通風(fēng)防塵水平。考慮到采礦工程具有一定的特殊性，采礦作業(yè)所處環(huán)境較為復(fù)雜，在生產(chǎn)活動(dòng)中，粉塵會(huì)對(duì)工作人員的生命安全造成直接的威脅，實(shí)際工作中，由于采礦工程很容易產(chǎn)生大量的粉塵，無(wú)法進(jìn)行正常施工，并影響工人的身體健康。因此采礦企業(yè)必須要在通風(fēng)防塵工作中高度加強(qiáng)重視，結(jié)合巷道的實(shí)際情況進(jìn)行通風(fēng)管理、防塵管理，從綜合分析系統(tǒng)、管理的角度，對(duì)巷道所需要的風(fēng)壓、風(fēng)量進(jìn)行分析。加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)的把握，使用合適型號(hào)的通風(fēng)機(jī)，配備完善的通風(fēng)機(jī)數(shù)量，用專(zhuān)業(yè)的風(fēng)筒進(jìn)行通風(fēng)防塵。在投入使用之前，針對(duì)通風(fēng)機(jī)要進(jìn)行性能測(cè)試，確保通風(fēng)機(jī)具有穩(wěn)定的質(zhì)量和良好的性能，投入到生產(chǎn)中，提高通風(fēng)防塵工作的水平。

（3）建立完善的管理模式。在采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)生產(chǎn)的過(guò)程中，管理人員要明確采礦工程項(xiàng)目中掘進(jìn)技術(shù)支護(hù)技術(shù)的要點(diǎn)和技術(shù)條件，加強(qiáng)對(duì)管理模式的創(chuàng)新，完善管理模式，提高管理模式的適用性，促進(jìn)掘進(jìn)和支護(hù)工作的順利實(shí)施。在管理工作的實(shí)踐中，要明確人員的崗位職能，合理分配人員崗位，加強(qiáng)技術(shù)服務(wù)、員工培訓(xùn)力度，在績(jī)效考評(píng)機(jī)制的建設(shè)方面進(jìn)行逐步完善，改善傳統(tǒng)的管理模式中存在的不足問(wèn)題，提高人員的技術(shù)水平。強(qiáng)化人員的責(zé)任意識(shí)，配備完善的設(shè)備設(shè)施，提高巷道掘進(jìn)的速度，提高巷道掘進(jìn)水平，改善在采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，定期展開(kāi)對(duì)員工的安全教育、專(zhuān)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，提高人員的綜合素質(zhì)，促進(jìn)采礦工程巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新與完善。

（4）更新設(shè)備設(shè)施。在巷道掘進(jìn)及支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐中，針對(duì)有關(guān)的設(shè)備設(shè)施要進(jìn)行逐步的完善，提高設(shè)備的配置水平，例如在巷道掘進(jìn)設(shè)備的配置中，主要使用的是掘進(jìn)機(jī)、錨桿鉆機(jī)和運(yùn)輸設(shè)備。工作人員應(yīng)對(duì)此類(lèi)設(shè)備要進(jìn)行定期的更新維護(hù)和保養(yǎng)，堅(jiān)持以因地制宜為原則，加強(qiáng)對(duì)成本控制，提高設(shè)備設(shè)施的靈活性、高效性。選擇設(shè)備時(shí)，要明確設(shè)備的類(lèi)型、標(biāo)準(zhǔn)，例如選擇掘進(jìn)機(jī)，要從綜合考量的視角，對(duì)采礦工程的地質(zhì)條件、施工要求和斷面設(shè)計(jì)情況進(jìn)行分析。重型大功率掘進(jìn)機(jī)和輕型掘進(jìn)機(jī)的選擇，要適用適用性較強(qiáng)的掘進(jìn)機(jī)設(shè)備，例如巷道斷面較小的情況下，破巖難度小，可以使用輕型掘進(jìn)機(jī)，節(jié)約成本，提高操作靈活性，反之，則需要使用大功率掘進(jìn)機(jī)，確保破巖能力達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，保證生產(chǎn)活動(dòng)的穩(wěn)定性。

在選擇運(yùn)輸設(shè)備時(shí)，膠帶運(yùn)輸機(jī)、刮板輸送機(jī)等均需要以合適的型號(hào)、功率作為考量要點(diǎn)，確保型號(hào)功率的匹配性，能夠連續(xù)地開(kāi)展掘進(jìn)作業(yè)和裝運(yùn)作業(yè)，節(jié)約作業(yè)時(shí)間，緩解工作人員的巨大壓力，提高掘進(jìn)生產(chǎn)的效率。在錨桿鉆機(jī)的選擇中，對(duì)單體鉆機(jī)、液壓鑿巖臺(tái)車(chē)、風(fēng)動(dòng)鑿巖臺(tái)車(chē)要進(jìn)行合理選擇，根據(jù)快速掘進(jìn)的需求、安全生產(chǎn)的要求，選擇合適的機(jī)械設(shè)備，對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)了故障問(wèn)題的設(shè)備或存在安全隱患的設(shè)備要進(jìn)行定期更換，提高生產(chǎn)質(zhì)量，優(yōu)化掘進(jìn)工藝效果。

5.結(jié)論

綜上所述，在煤礦巷道掘進(jìn)及支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐中，面對(duì)著復(fù)雜的地質(zhì)開(kāi)采條件，采礦施工的難度較高，要以提高技術(shù)應(yīng)用水平為目的，立足于實(shí)際現(xiàn)狀，制定可行的施工方案。在巷道掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，把握關(guān)鍵要點(diǎn)，做好全過(guò)程的檢測(cè)和監(jiān)控，結(jié)合環(huán)境的變化，對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，提高煤礦巷道掘進(jìn)施工的安全水平，促進(jìn)我國(guó)煤礦事業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。