采矿工程中的巷道掘进及支护探析

采矿工程中的巷道掘进及支护探析

李,信

陕西先和实业有限责任公司

摘要：经过多年的开发，我国浅层矿产资源基本被开发完全，更多的矿产资源汇聚在深层。深层地下环境较为复杂，在矿产地下开采工程开展过程中极易遭受各种风险因素的冲击，甚至诱发现场塌方等高危害性事故。而通过巷道掘进、巷道支护技术的科学应用，可以事先为矿产开采营造相对安全的环境条件，保证采矿工程安全、平稳、高效推进。因此，探析巷道掘进、支护在采矿工程中的应用具有非常重要的意义。

关键词：采矿工程；巷道掘进；巷道支护

1矿山掘进支护技术简介

在进行巷道支护时，需要根据巷道的服务年限选择合适的支护技术，以均衡成本和安全性。根据矿山巷道的使用年限，可以将矿山巷道主要分为回采巷道和开拓巷道。对于开拓巷道（大巷），多采用永久支护技术，而对于回采巷道，多采用临时支护技术。下面将对这两种支护技术进行具体的分析。

1.1永久支护技术

永久支护是采用相应的支护手段对围岩的变形进行控制，以维持巷道的长久稳定性。通常采用的支护技术主要有锚喷支护、砌碹支护和架棚支护。在大多数情况下，采用锚喷支护技术。

a)锚喷支护主要是由锚杆（索）支护和喷射混凝土支护两部分组成。锚杆（索）支护的作用在于提高围岩的承载能力，需要根据围岩的应力状态选择合适的锚杆（索）参数。喷射混凝土支护的作用在于对围岩起到有效的支承作用、充填岩体内的裂隙、隔绝水与空气、与岩体接触防止岩体风化。通常情况下，喷射的混凝土厚度为80～100mm。在这种支护技术作用下，巷道的表面比较光滑，通风阻力很小。

b)砌碹支护是用石料、混凝土和钢筋等材料在巷道表面搭建支护结构，矿山巷道经常使用的是直墙拱顶式。拱的作用是承受巷道的大部分压力。这项支护技术具有坚固、耐火和阻水的特点，但是施工极其复杂，成本高且进度慢。

c)架棚支护是指采用棚式支架对巷道进行支护。这项技术多用于巷道顶板较为破碎，锚杆支护技术难以发挥效用的情况。架棚支护通常采用的设备是刚性支架或可缩性支架。

1.2临时支护技术

临时支护是采用相应的支护手段对围岩的变形进行控制，以维持巷道的短时间稳定性。通常情况下，临时支护时所用的支护设施多可以回收，支护的成本相对较低。在矿产开采过程中，大部分巷道的服务年限较短，例如工作面的回风巷和运输巷，所以很多巷道实施的是临时支护。临时支护技术采用的设备有锚杆、支架和单体液压支柱等。

2.巷道掘进技术

矿山巷道掘进中涵盖了多道工序，例如破落工序和装运工序，均是决定矿山巷道掘进工程成果的重要部分，作为矿山巷道技术应用中的基础，我国的矿山巷道掘进技术中涵盖了多巷道掘进技术、综合机械化掘进技术、交叉换位掘进技术。其中综合机械化掘进技术中应用到了多种机械设备，是一种多设备协作掘进的传统手段，适用的范围广泛，在全岩巷掘进、半煤岩巷道掘进和煤巷掘进中，适用性较强。综合机械化掘进技术的发展已经经历了较长的一段时期，行业内人们积累了丰富的技术经验，占据着绝对的技术优势，多巷道掘进技术和交叉换位巷道技术是新兴技术，在掘进工序和支护工序中，是必备的技术手段。交叉换位掘进技术中，应用到了采煤机设备和锚杆钻车设备，具有先进的技术应用优势。

近些年来在我国的采矿工程项目施工中，利用钻爆法施工的形式，按照先打眼、后放炮的工具进行。掘进施工常用的钻爆法为气腿式凿岩机作业钻爆，该方式的钻爆作业规模大，范围广泛，适用性强，按照常规的钻爆施工模式，不同类型的环境中均可以发挥出掘进作业的优势，适用性强，制定稳定、成熟、可行的施工方案。虽然我国利用该方式，已经积累了丰富的经验，技术水平有所提高，但是由于常规的钻爆法，存在掘进速度慢、工序复杂的问题，对岩石的稳定性不利，有引发自然灾害的风险，因此该方式即使成本低、操作便捷，也逐渐退出了人们的视线。

综合机械化掘进技术对常规掘进工序中存在的不足问题进行了改善，在大断面岩巷的掘进中，适用性较强，但是我国的综合机械化掘进技术起步较晚，目前仍旧还处于不断探索的时期，应用到矿山生产中，要使用转载机、锚杆钻机和悬臂式掘进机进行生产作业。转载机是用于输送刮板的设备，锚杆钻机则负责在矿山巷道中进行钻孔悬臂式掘进，具有多功能，负责截割、装载和运输。综合机械化掘进技术使用了多种功能的设备，在配合协作下开采矿山，我国开发和引进了先进的掘进机，在超千米的深部岩石巷道中进行掘进生产，开采活动更加的高效、灵活，对软岩地应力和低温高压的问题加强了有效应对。

3.巷道掘进支护技术的实践应用

A矿2号煤层2201综采工作面胶带、轨道顺槽沿煤层顶板岩石内布置，上割顶板、下割底板分别为300mm、1500mm，净宽、净高分别为4200mm、2700mm。胶带顺槽掘进面积为11.34m2，掘进宽度为4200mm，掘进高度为2700mm。

3.1胶带顺槽

胶带顺槽是首采工作面的进风巷道，负责首采工作面煤炭运输、综采设备列车存放、工作面进风。在胶带顺槽布置时，技术人员可以在皮带大巷东面开口位置布置。开口施工前，技术人员需要进行破顶，依据一定坡度下山施工。进入中部（中腰线）后，更改坡度再次下山施工，直至找到煤顶。需要注意的是，在破顶时，技术人员应选择顶板预裂爆破技术，形成定向预裂缝，实现精准切缝。

3.2道顺槽

轨道顺槽是回采工作面的回风巷道，负责工作面材料运输、回风、行人。

在轨道顺槽布置时，首先，技术人员可以综合考虑巷道内工程施工、巷道受采动影响程度、巷道所处应力及稳定状态，结合前期检测信息，进行轨道顺槽分区。

在轨道顺槽开口后，技术人员选择综掘机掘进方式，综掘机后方铺设可弯曲刮板输送机，以搭接的方式，将可弯曲刮板输送机搭接在顺槽可伸缩带式输送机上，形成出煤系统，可伸缩带式输送机另一侧铺设轨道，负责掘进工作面的材料运输，从而形成轨道顺槽掘进工作面的出煤和进材料系统。

3.3锚杆选型及排列

根据A矿2号煤层2201综采工作面胶带、轨道顺槽顶板情况，技术人员可以选择锚网索支护，顶锚杆规格为φ20mm×2500mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距为800mm×800mm，侧帮非回采侧的锚杆型号为φ18mm×2000mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距为800mm×800mm；回采侧选择直径为φ20mm×2000mm的玻璃钢锚杆，间排距为800mm×800mm。胶带顺槽、轨道顺槽每米均需要12.2根锚杆。

2号煤层2201综采工作面顶锚杆采用矩形排列形式，锚杆间排距为800mm×800mm,顶部每排进行5根锚杆。

2号煤层2201综采工作面帮锚杆采用矩形排列方式，锚杆间排距为800mm×800mm。每排帮锚杆的数量为3根，锚固力大于50kN、螺母拧紧力矩不小于120N·m。

结束语

综上所述，在矿山巷道掘进及支护技术的应用实践中，面对着复杂的地质开采条件，采矿施工的难度较高，要以提高技术应用水平为目的，立足于实际现状，制定可行的施工方案。在巷道掘进和支护技术应用的过程中，把握关键要点，做好全过程的检测和监控，结合环境的变化，对施工技术进行调整，提高矿山巷道掘进施工的安全水平，促进我国采矿事业的长远发展。

参考文献

[1]李鹏.煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术的运用分析[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(24):145-146.

[2]苏鹏.采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].内蒙古煤炭经济,2021(22):145-147.

[3]张兴荣,纪向南.采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析[J].中国金属通报,2021(10):27-28.