采矿工程中的巷道掘进及支护探究

采矿工程中的巷道掘进及支护探究

郑福均

浙江建辉矿建集团有限公司，浙江 温州 325807

摘要：从当前我国采矿工程的情况来看，开采的深度在不断增加，随着开采深度的增加，首要带来的难题就是巷道支护难度的提升，如何保证深部巷道支护稳定性是当前采矿工程需要重点考虑的问题。特别是传统单一的锚网支护、锚梁网支护等方式，已经不能满足深部巷道支护实践要求，需要充分适应深部巷道特点，“一巷一策”全面提升支护方案的适应性，才能满足巷道支护需要。

关键词：采矿工程；巷道掘进；支护技术

引言

巷道掘进及支护是金属和非金属矿山开采工程中至关重要的环节，对于保障工作面安全稳定和提高开采效率具有重要意义。随着矿产资源开采的不断深入和技术的发展，巷道的合理掘进和有效支护对于矿山开采的成功进行起着决定性的作用。

1采矿工程巷道掘进概述

第一，巷道掘进在采矿工程中具有重要的意义。巷道不仅是矿工进出采区的通道，还承担着供暖、通风、排水、供电等多个功能，同时也是瓦斯等危险因素的防护设施。合理的巷道设计和掘进方法，能够提高采区的通风条件、减少瓦斯爆炸和顶板事故的风险，保障矿工的人身安全和生产的连续性。第二，巷道掘进涉及多种方法和技术。常见的巷道掘进方法包括爆破法、掘进机法、盾构法等。爆破法是传统的巷道掘进方法，主要适用于岩石较硬的情况下；掘进机法则利用机械设备进行巷道的机械化掘进，适用于一些较软的岩石。盾构法主要用于岩土地层或城市地下巷道的掘进。另外，还有TBM（隧道掘进机）等新兴技术被广泛应用于巷道掘进中。第三，巷道掘进面临着一些挑战和难题。首先是地质条件的不确定性，地质构造、岩性变化等都会对巷道掘进产生影响，需要通过地质勘探和预测来规避风险。其次是矿井环境的复杂性，如煤尘、二氧化硫等有害物质可能对矿工健康产生危害，需要合理的通风和防护设施。另外，巷道斜度、高度、强度等参数的控制也是巷道掘进的关键问题，需要通过严密的设计和施工管理来保证巷道的安全和有效性。为确保巷道掘进的顺利进行，需要科学的规划和管理。首先，需要详细的巷道设计和施工方案，包括掘进方法选择、巷道尺寸及坡度设计、支护措施等。其次，需要科学严密的施工管理，包括质量检查、安全监测、进度控制等。同时，还需要关注巷道掘进中的矿产资源利用和环境保护问题，实现采矿工程的可持续发展。

2金属非金属矿山巷道掘进技术分析

首先，巷道掘进方法是金属和非金属矿山巷道掘进技术的基础。对于金属矿山，常用的巷道掘进方法包括爆破法、切割法和掘进机法等。爆破法是一种常见的掘进方法，通过在矿石固体中放置炸药并引爆，使其产生破碎和掏蚀效果，实现巷道的开挖。切割法则利用切割工具对待挖的岩石进行切割，适用于较硬的岩层。而掘进机法则是利用掘进机械设备进行巷道的 mechanized 驱动，包括隧道掘进机和转载机等。对于非金属矿山，其巷道掘进方法与金属矿山相似，不同之处在于非金属矿石的材质和硬度。常用的非金属矿山巷道掘进方法包括钻孔法、切割法和井筒法等。钻孔法是一种常用的掘进方法，通过在岩石中钻孔并注入高压水或其他化学药剂实现破碎，然后利用装载机将碎石提取出来。切割法则是利用钻孔机、爆破机等设备对岩石进行切割。井筒法则是通过在地表打井，在矿床水平位置开始掘进巷道。其次，巷道掘进设备是金属和非金属矿山巷道掘进技术的重要保障。矿山巷道开挖设备根据不同巷道掘进方法的要求有所不同。常用的巷道掘进设备有掘进机、装载机、爆破机械等。掘进机械设备通常用于大规模巷道掘进，能够实现高效、连续的巷道开挖。装载机是常用的装载工具，用于将掘进机械开挖的岩石从巷道中运出。爆破机械则用于在需要爆破的巷道掘进过程中进行炸药安装和爆破操作。最后，巷道掘进工艺是金属和非金属矿山巷道掘进技术的关键环节。巷道掘进工艺包括前期勘探、设计、施工和支护等步骤。前期勘探阶段需要对矿层结构、地质条件、水文地质状况等进行全面调查和评估。设计阶段需要制定巷道掘进方案，包括巷道的断面尺寸、掘进方法和设备选择等。施工阶段根据掘进方案进行实施，执行巷道开挖、断面整形、支护和排水等工序。支护工艺是巷道掘进的重要组成部分，常用的巷道支护材料包括钢拱架、锚杆、注浆等，用于加固巷道墙壁和顶板，保证巷道的稳定性和安全性。

3金属非金属矿山的特点

3.1金属矿山以金属矿石为主要开采对象

金属矿石通常由金属元素和其他非金属元素组成，具有一定的导电、导热等物理性质。金属矿石种类繁多，包括铁矿石、铜矿石、铅锌矿石、镍钴矿石等。金属矿石往往在地下较深层或者矿床中形成，其储量相对较大。相比之下，非金属矿山以非金属矿石为主要开采对象。非金属矿石是指不含金属元素或含有少量金属元素的矿石，主要用于工业、建筑、物料等领域。常见的非金属矿石包括煤、石灰石、石膏、盐矿石等。非金属矿石一般分布在广泛的地质条件下，储量丰富。

3.2金属和非金属矿山在开采方式上也有差异

金属矿山通常采用地下采矿方式，包括竖井法、斜井法、边坡法等。其中，竖井法是一种常见的采矿方式，通过竖井将矿石从地下运送到地面进行炼制和加工。相比之下，非金属矿山往往采用露天采矿方式，即在地表露天开挖矿体。露天采矿具有开发周期短、成本低、生产能力大的特点。

3.3金属和非金属矿山的资源储量也存在差异

金属矿山往往具有较大的储量，例如中国的铁矿石资源储量居世界首位。金属矿山由于储量丰富，开采程度相对较高，因此需要采用更复杂的开采技术和设备。而非金属矿山的资源储量较为分散，开采相对较为简单。

4金属非金属矿山的支护方式

4.1钢拱架

钢拱架以钢材制成，通过搭建强固的拱形结构来承受顶板的压力和保护工作面的稳定。钢拱架具有结构牢固、安全可靠的特点，且施工方便，适应性强。因此，在硬岩层或者坚硬煤层等条件下，选择钢拱架作为支护方式是较为合适的选择。

4.2超前锚杆

超前锚杆支护是在采动面前部先行埋设锚杆，然后再向后继续推进采掘，使锚杆在采动过程中发挥支撑作用。超前锚杆的优点是能够有效地提高工作面的稳定性和刚性，减少顶板下沉和塌方的风险，并且适应性广泛。因此，在中等岩石条件下，超前锚杆是一种常见的支护方式。

4.3锚杆加钢筋网片

锚杆加钢筋网片的支护方式是在采矿工作面进行锚固锚杆，并使用带有钢筋网片的喷射混凝土加固顶部。这种支护方式能够提供更均匀的支撑力，防止岩石碎裂和进行有效的绿色环保。在较软的岩石层或者易发生崩落的地质条件下，采用锚杆加钢筋网片是可行的支护方式。

4.4锚索支护

锚索通过固定在岩石中形成张力来承受压力并支撑矿山工作面。锚索的特点是强度高、施工速度快、适应性广泛，能够有效提高矿山工作面的稳定性。在软岩层或者需要加大支撑力的情况下，选用锚索作为支护方式是一种可行的选择。

结束语

综上所述，金属和非金属矿山工程中的巷道掘进及支护是确保矿山开采工程安全稳定和高效进行的关键环节。通过深入探究巷道掘进及支护技术，在理论和实践层面上为矿山开采工程提供更科学、可靠的解决方案，对于促进矿业行业的发展和保障人员安全具有重要意义。

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