采礦工程巷道掘進技術和支護技術

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摘要：采用專業的開采技術與針對性的巷道防護方法是順利完成采礦工程生產的關鍵，在實際工作中需根據工程的實際情況進行采掘，以維護工程現場作業人員的生命安全。就當前采礦工程中常見的巷道掘進與支護技術進行分析，首先闡述了巷道掘進與支護技術應用的重要性與影響因素，其次總結了技術應用要點，然后結合工程實例對掘進與支護技術的具體應用進行論證，旨在促進相關技術體系的完善，促進采礦行業的可持續發展。

關鍵詞：采礦工程；巷道掘進；支護技術；應用方法

1概述

隨著我國社會經濟的快速發展，采礦工程行業面臨的市場環境日益嚴峻，作為企業，要想占據一定的市場份額，提升社會信譽，則必須注重采礦過程中的細節把控，做好人、物、環境等因素的監管。作為技術人員，也需結合工程現場情況編制轉向掘進與支護方案，以提高掘進支護效率，有效避免安全事故的發生。

2采礦工程巷道掘進與支護概述

采礦時，需先對掘進與支護技術進行比對，采用專業的機械設備，建立科學的工程體系，以確保采礦工作的順利進行。在巷道掘進工作結束后，需立即進行支護，在維護煤礦巷道周邊地質穩定性的同時，也可保障巷道整體結構的穩固。在實際工作中，存在較多的影響因素，主要包括巷道圍巖強度因素、地質環境因素以及地應力因素。其中，圍巖強度會影響巷道結構的穩定，需提前對圍巖進行勘測確定強度，應用錨桿技術可提高圍巖強度，加固巷道支撐效果。地質應力荷載能力也是勘測的重點，荷載關系著頂板的位移，而地質應力的增強與荷載能力的提升，可減少頂板位移。采礦工程的地質環境復雜多變，會遇到軟巖、硬巖、斷層或褶皺等不同問題，若盲目掘進則會增加生產風險。為此，必須對地表與地下地質情況進行勘察，采用差異性的掘進方案。此外，地應力也會對礦區開采造成影響，地應力增大，則巖體位移增加，從而引發支護設備變形。巷道掘進與支護工作影響因素與解決方法如表1所示。

3采礦工程巷道掘進與支護技術應用分析

3.1掘進技術要點

3.1.1掘進方式

在采礦工程巷道掘進時，可有效運用鉆眼爆破法，配合多臺鉆機進行施工。在施工前，需對炮眼布設數量和掘進深度等參數進行合理設置。對于一般金屬非金屬礦層來說，周邊地層較為堅固，可采用單向掏槽技術。但就炮眼來說，若斷面較小，則應采用復合式掏槽技術；若存在軟弱夾層，則需布設三個掏槽眼，而傾角必須控制在60°~90°范圍內，斷面較小則需布設輔助炮眼。在鉆眼爆破過程中，需注意裝礦環節，通常采用STB-22L型扒裝機進行作業。

3.1.2瓦斯排放

采礦工程巷道掘進時需注重瓦斯氣體排放的控制，對排放濃度進行監測，若濃度過高易引發中毒或爆炸事故。對于瓦斯排放需注意以下幾點：第一，創造良好的空氣環境，確保巷道中的空氣流通；第二，定時定點測量巷道瓦斯氣體濃度，為排放工作提供數據支持。

3.1.3通風防塵

根據工程情況選擇相應的通風設備型號及適宜的數量，科學規劃通風機安裝位置。同時，需參照巷道掘進工作的實際需求設置風量與風壓，在安裝通風機時搭配風筒進行使用，但需注意漏風和渦流等問題。在設備投入使用前，需先對風機的性能進行測試，確保其可滿足不同運行環境下的作業需求。此外，因粉塵可燃，若大量積聚則會引發爆炸等事故，所以需安裝除塵系統。

3.2支護技術要點

3.2.1臨時性支護

所謂臨時性支護是指在巷道掘進時采用的臨時性巷道支護結構。臨時性支護技術的優勢為操作便捷，作業周期短。在很多采礦工程中，采用臨時性支護時會采用金屬支架，強度更高，也可反復利用，此種支護結構也可作為永久性支護進行使用。

3.2.2永久性支護

（1）錨桿支護技術。錨桿支護包括頂板與煤幫兩種結構，因性能、型號多樣，支護形式也更為多樣。例如，復合玻璃鋼錨桿，主要材料為玻璃鋼，內端頭為左旋麻花結構，桿體尺寸小于26mm，多用于孔徑為28~32mm的鉆孔，可保證錨桿與巖層為正交，便于控制角度。在安裝錨桿時，需注重錨固劑的制作與使用，控制攪拌時間，且需一次錨固徹底，中途不得中斷。（2）錨索支護。錨索支護方式的優勢體現在：可充分發揮其在巖層上的作用，也便于巖層內部的支護處理。實踐表明采用錨索支護方式進行處理，可提高巖層結構的穩固性，有效避免在生產后期巷道頂板離層或者是巷道頂板下沉、垮落等問題。在實際操作時，技術人員應使用專業的墩座或托盤等工具進行施工，選用性能較強的錨索設備，以確保最終的支護效果。（3）錨、網、噴支護。所謂錨、網、噴支護，是指先綜合使用錨桿、錨索、錨網形式，后對巷道均勻噴漿的支護方式。該支護方式的優點為支護結構的安全系數更高，適用性更強，可應用于所有掘進巷道類型。但是弊端也十分顯著，操作工序繁雜，成本較高。因此，該支護形式多應用于地質條件復雜且施工要求較高的工程中，如井下專用回風巷、小煤柱巷道以及為整個礦井服務的開拓巷道。

4實例分析

4.1工程概況

某煤礦工程擬建8203回風順槽巷道，巷道斷面呈矩形，其規格為4000mm×2400mm（寬×高），此巷道主要作為8203工作面回采過程中的進風巷使用，設計服務年限大于1年。

4.2回風順槽系統

巷道掘出技術該工程選用鉆爆法，使用YT28型氣腿式風動鑿巖機進行打眼，斷面爆破一次完成，設計循環進尺深度為1.8m。在工程前期，巷道采用楔形方案，四周的孔眼與設計方案中設計的輪廓線間隔距離控制在160~250mm左右。爆破使用炸藥為2#煤礦許用乳化炸藥，設有毫秒延時起爆網路，配合使用MFB-200型隔爆電容式起爆裝置進行爆破。工程施工范圍內炮孔均設置為連續性裝藥結構，爆破網絡通過串并聯方式進行處理。在裝藥時，為盡量使炸藥接近炮孔的底部，施工單位選用雷管段別。對于水孔，設有防水套，通過此種保護方法保證炸藥干燥，避免因潮濕而拒爆問題。工程炮孔布置方案如圖1所示。依據非金屬礦巷道錨固支護理論，對于螺紋鋼樹脂錨桿的各項物理參數需進行深入分析，后再進行設置，尤其是鉆孔的直徑、錨桿和樹脂錨固劑直徑，通過耦合配置確保支護結構穩定。按照規定，鉆孔直徑與錨桿桿體直徑的差值應控制在6~10mm區間內，鉆孔直徑與樹脂錨固劑直徑的差值應控制在4~8mm區間內。該工程采用的鉆孔直徑為28mm，樹脂錨固劑的直徑為23mm，錨桿的內徑為18mm，參數符合“三徑”匹配要求。工程回風巷道頂部選用的錨桿為?18mm×2000mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，托盤則使用的是150mm×150mm×10mm鐵材質，布設參數為：間距950mm，排距1000mm，一排設置的錨固數量為5根。樹脂錨固劑為MSK2360，錨固力大于60kN，預緊力距大于100N?m。對于施工材料的選擇，錨索選用的是?15.24mm×4300mm鋼絞線，而托盤則選用的是300mm×300mm×10mm鋼材質板，排距設置為3000mm，一排設置數量為1根，單根錨索需使用兩支MSK2360樹脂錨固劑，錨固力不低于150kN。巷道的頂部設置了金屬防護網，選用直徑為6mm的鋼筋進行加固，網格為100mm×100mm，防護網規格為1100mm×2100mm（長×寬），相鄰網的搭接寬度為100mm，并使用16號鉛絲扭結，扭結3圈，間隔100mm則需扭結一匝。參照“敲幫問頂”法，施工單位決定使用長度大于2m的長柄設備完成找盡浮煤、懸矸工作，打眼過程中安排專人全程監測頂板狀態。對工作面進行臨時支護時，多優選前探梁。該工程的前探梁部位設有3根12#槽鋼作為基礎，單根槽鋼的長度為4.0m，每根前探梁均聯合使用2個方形吊環和工作面頂錨桿予以固定。方形吊環規格為400mm×200mm（寬×高）。每次放炮結束后，需移動前探梁位置，由外側向里推移，直至工作面迎頭300mm以內。后使用8根剎頂木將前探梁背緊，剎頂木的規格為2400mm×150mm×50mm（長×寬×厚），施工人員在前探梁的掩護下即可安全作業。施工時會遇到頂板結構損壞等意外情況，施工單位則視情況增加1根前探梁即可。工程支護形式如圖2所示。

4.3效果分析

采用上述施工方案，在施工結束后對巷道進行監測，由監測數據可知，8203回風順槽巷道變形均符合要求，如頂板和底板下沉的最大變形值分別為121mm、114mm，巷道兩幫壁的變形值為106mm，依此可判斷整體巷道較為穩定。對巷道頂板的離層角度進行分析，錨桿受力狀態正常，回風順槽巷道的頂板擾動較小，其影響可直接忽略。所以，該工程巷道掘進與支護效果良好，施工方案具有可參考性。5結束語綜上所述，在采礦工程生產過程中，為保證巷道掘進質量和施工的安全性，應提前掌握各類掘進與支護技術的優缺點，依據工程生產環境和作業需求，經過技術評選后確定最佳方案。在施工過程中，還需建立相應的監測體系，營造良好的通風環境，減少粉塵。對于施工單位來說，應充分發揮專業設備和技術優勢，準確掌握掘進與支護施工技術要點，保證采掘安全性和采掘品質。同時，也可提高礦業生產的安全性和經濟效益。

作者：田明富 單位：貴州省煤礦設計研究院有限公司