采矿工程巷道掘进技术与支护技术分析

采矿工程巷道掘进技术与支护技术分析

李江

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摘要：在矿山生产中，巷道开挖和支护是一项基础工作。巷道掘进要在效率与安全之间取得平衡，特别是在岩层裂隙发育、地下水位较高等复杂、特殊的地质情况下，要坚持先支护后掘进，把安全放在第一位，切实保证井下工人的人身安全，是提高矿业公司经济效益的一项行之有效的措施。在新技术和新装备的支撑下，目前已经形成了一套比较成熟的掘进支护技术系统。掘进方式有爆破、机械两种。巷道支护主要有锚杆支护和支架支护等。各工艺的运行方式及应用环境各不相同，采掘工人要结合实际，科学选用，强化工艺管理，才能保证采掘工作的顺利进行。

关键词：采矿工程；巷道掘进；支护技术

伴随着国家的经济和社会的飞速发展，矿业工程行业所面对的竞争环境也变得越来越困难，作为一个公司，如果要在矿业中占有一定的市场份额，提高其社会声誉，就需要对矿业中的各个环节进行严格的控制，并做好对善、物、环境等因素的监督。同时，作为施工技术人员，还要根据施工现场的具体条件，制定出相应的转向巷道及支护方案，从而达到提高转向巷道及支护效果，从而有效地防止施工中出现的安全事故。

1 采矿工程中的巷道掘进方法

1.1 综合机械化掘进

这种掘进方式所采用的机械设备主要有悬臂掘进机、皮带输送机和锚杆钻车等。在掘进机将岩石与矿石分开并粉碎后，用可伸缩皮带将岩石从巷道口向地表输送。通风、除尘等设备同时进行，为掘进创造了一个良好的条件，它们之间的相互配合，可以确保掘进速度更快。综合机械化掘进布局灵活，具有广泛的应用前景，但是它的不足之处也很明显，因为掘进、转载和输送等工序是由不同的机械设备来完成的，一旦有一种设备发生了故障，就会造成掘进作业中断，而且不稳定。

1.2 连续采矿机快速掘进

这种方法是对机械化综合掘进技术的一种改进，将原来各不相同的掘进、转载和运输三个过程进行了整合。其辅助设备有整体式采煤机，锚杆机，梭车，铲车等。其中，一体式连续采矿机是最核心的设备，它可以快速地对矿层进行破碎，而在设备的前端，它可以将破碎后的小块矿石进行收集，并由内部的传送带运送到设备的末端。而在整体式连铸机之后，一辆梭车紧随其后，把矿石及时地从地底运到地表。本发明的掘进方式具有以下特点：可实现快速、连续的掘进，大大提高了掘进效率；但其不足之处在于，该设备造价高、占用空间大、对工作环境的要求高。

1.3 掘锚一体化技术

这两种掘进巷道施工工艺，除采用掘进机外，还需与锚杆机相配合，单独进行钻孔、锚杆的安装。而“掘锚”组合技术，通过将锚杆式钻头安装在掘进机上，实现了“掘进”和“支护”的同时进行，在保证掘进安全方面有着重要的意义。掘锚集成技术在国内已经比较成熟，目前使用最多的是由煤科院研制的 JMZ型机载锚杆钻机、MRH-S100型掘锚机组等。当掘进机进行切削时，其所携带的钻机将对新生成的巷道进行打眼，并打好锚杆，基本实现了采矿和支护的同步性。它具有高效、安全等优点，是目前煤矿开采中最具发展潜力的一种巷道施工方法。

1.4 钻眼爆破掘进

采用机械式的掘进方式，采用钻头等方式将矿层打碎，然后采用皮带运输机将小块的矿石搬运出来。但在挖掘的过程中，如果遇到了一些硬质的岩石，用钻头是不能将其打碎的，或者要花费很长的时间才能将其打碎，从而造成挖掘的困难。为此，必须采用钻孔爆破的方法。具体做法为：当掘进装备无法迅速开挖时，采用小直径金刚石钻，在硬质岩层中开孔，并在孔内装填适量炸药。对于块体较大的岩体，可采用多孔连续爆破，并按一定的顺序进行爆破，以确保野外施工的安全。爆炸成功后，整个岩层都会被炸裂，一些小的矿石可以直接被清理出来，然后运到其他地方，剩下的大的石头也可以被挖掘出来，用钻头轻松打碎。炮孔直径、跑孔间距和装药量对爆破效果有很大的影响，应由技术人员根据实际情况来决定。

2 采矿工程中支护技术的应用

2.1 锚杆支护

在巷道支护中，锚杆支护是最常用的一种，它的布设方法很多，一种是沿巷道走向等间距布设锚杆支护，一种是沿巷道走向等间距布设锚杆支护；另一种方式是在支护过程中，在支护中加设锚杆，以确保支护过程的稳定性。随着锚杆支护技术的发展，杆体材料也在不断地革新，除了传统的钢质杆体，近年来又出现了以玻璃钢为主，内端头为左旋扭花结构的复合玻璃钢锚杆。复合玻璃钢锚杆的外径为26毫米，用于孔径为28~32毫米的钻孔中，必须将锚杆与岩层的夹角控制在75度以上，并与锚固剂相结合进行锚杆的安装，对搅拌时间进行合理的控制，确保锚杆得到正确的固定，防止出现中断。

2.2 喷射混凝土支护

在巷道的支护中，一般都是采用锚杆进行局部小区域的支护。在采场巷道面宽、地质条件差的情况下，仅靠锚杆点状支护很难取得理想的效果。因此，在锚杆支撑的基础上，必须采用混凝土支撑。本发明采用了一种新的施工工艺，即先在已完成支护的锚杆上挂网式，再将配制好的混凝土注入喷浆器，朝巷道围岩或顶板进行高压喷浆，形成一种新的施工工艺。这种新型的钢筋网-砼结构，对围岩的加固和防护作用明显增强，大大提高了围岩的安全性能。在采用这种支护方法的时候，要事先做好支撑面的清理工作，把松散的石头和表层的浮灰清除掉，确保混凝土与巷道壁的粘接牢固。在喷完混凝土后，要做好养护工作，以避免混凝土的流挂而影响支护效果。

2.3 预留矿柱支护

在巷道开挖时，应选取煤层保存较好，整体刚度较大的部位，在其上留设50-100 cm的煤柱，作为临时支护。预留矿柱支撑具有以下优点：节省了支撑费用，且操作相对简便；这种方法的不足之处在于，煤柱的直径比锚杆大得多，若预留的煤柱数目过多，势必会占用巷道的空间。若分布较为分散，还会对采掘工作的效率产生负面影响。采用保留煤柱支护工艺时，要注意布置，尽量避免回风区和运输区；过小的煤柱支撑不了多大的煤柱支撑，过大的煤柱支撑又占了巷道的空间。为了保证支架的安全性，减小支架所占的空间，应对支架进行科学的设计。

2.4 可缩性支架支护

按其构造方式可划分为环形、拱形和其他类型。与一般的支护架相比，伸缩式支护架具有更高的承载能力和更低的对顶板的破坏作用。特别是在围岩发生变形和顶板沉陷时，可收缩式支护巷道围岩和顶板接触部位不易发生“穿孔”现象，支护稳定性较好。先进的可收缩式支架配有电子显示器，可以实时地显示出所承受的载荷，技术人员可以根据可收缩式支架的极限承载力和所承受的载荷，对支架进行灵活地调整，以保证其处于最优的支护状态。

3 结语

保障巷道施工效率与支护安全，是矿山企业安全生产的重要组成部分，直接关系到矿井作业的连续性与人员的安全性，也关系到矿井生产的最大效益。要根据矿区的地质条件和实际情况，灵活地选择巷道掘进方式，同时做好支护工作，创造一个安全的工作环境，以确保井下工作的持续进行。

参考文献

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