矿山巷道掘进与支护技术的应用

矿山巷道掘进与支护技术的应用

衣绍磊,张文飞

山东能源新矿内蒙古能源有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯市 017000

摘要：随着社会经济的不断发展和科学技术的不断进步，采矿技术的升级和应用也逐渐深入，在矿山工程的施工过程中，保障巷道掘进环节的安全，能够使采矿工程得到长远的发展。在采矿工程中，巷道作为主要的运输通道，为矿物开采工作提供了较大的便利。若巷道在掘进过程中发生安全事故，将会对整个矿山的开采工作产生巨大的影响，并且会对采矿人员的生命安全构成严重的威胁。为进一步提升采矿的安全性和稳定性，要充分将巷道支护技术进行充分应用，并且确保其能够在巷道掘进的过程中发挥安全保障作用。本文首先对矿山巷道掘进和支护技术的现状进行阐述，然后分析了当前在矿山巷道掘进与支护技术中的应用形式，最后提出相关技术的优化策略。希望能够对提升巷道掘进和支护技术提供积极地帮助。

关键词：矿山；巷道掘进；支护技术；应用

引言

巷道掘进是根据矿山的煤炭含量和分布来确定实际工作中的掘进方向，并且按照规划进行巷道的掘进施工。在巷道掘进的过程中要充分利用先进的施工技术和支护技术对施工现场进行安全的保障，要在掘进线路和周围的岩体进行粉碎的过程中保障施工人员以及设备的正常通行。在进行掘进的巷道中，巷道还处于不稳定的状态，对地下开采工作和运输工作都构成了严重的威胁，因此，在对巷道的掘进过程中要进行相应的支护进行配合，并且根据地下的施工环境进行及时的调整。这样才能保障巷道的安全性，保障矿井开采工作顺利进行和开采人员的生命安全，在安全基础上提升煤炭开采的效率和质量。在巷道的掘进过程中，对于支护技术的选择要进行严格的分析和研究，因为不同的支护技术所发挥的作用有着非常明显的区别。因此，要想将支护的安全作用发挥出来，就必须对支护技术结合周围情况进行严格的选择。

一、相关概述

（一）矿山巷道掘进技术概述

在矿山开采工程中，对巷道的掘进和支护作用能够决定其质量和安全。在当前的煤矿开采过程中，煤矿巷道掘进技术的施工综合性比较强，应根据具体的施工及地质情况，选择合适的掘进技术。在巷道掘进中，施工单位要合理选择采矿工程巷道与掘进技术，并且对施工的机械设备进行挑选，形成科学的是施工体系，保障巷道掘进工程的顺利实施，提升矿场的市场竞争力。在对巷道的掘进工作完成之后要对巷道进行支护技术的施工，这样有利于对巷道的保护和支撑，是巷道能够保持平稳性和均匀性。

在巷道掘进和支护工作中，影响因素比较多，主要的影响因素是巷道围岩强度、地质环境以及地应力影响。其中围岩的强度直接关系着巷道的稳定性和可靠性，因此在施工之前，相关的工作人员要对施工区域的围岩进行勘测，确定围岩的强度，保障巷道掘进的施工质量和安全。在应用锚杆技术的情况下可以提升围岩强度，并且能够进一步提升巷道的支撑效果。地质应力的载荷程度是围岩强度勘测需要重点关注的。地质应力的载荷能力的强弱和顶板的位移有着直接的关系，地质应力越强，载荷程度就越高，就会使顶板位移减少，提升制程能力；反之，地质应力越弱，载荷程度就会越弱，顶板的位移就会增加。在实际的巷道掘进过程中，需要对围岩情况进行全面了解，并且要采取相应措施提升围岩的强度，可以提高巷道支护的安全性和稳定性。地质环境对巷道掘进的速度有着直接的影响，由于地下环境地质条件复杂多变，会出现软岩、硬岩以及断层、褶皱等情况，这对于巷道的掘进工程增加了难度，并且增加了巷道掘进过程中的危险性。施工人员要在巷道的掘进过程中对勘测数据和地下地质情况进行深入分析，结合矿山的整体情况及时制定合适的掘进施工计划。地应力对影响到巷道掘进和开采工作的安全性，当地应力增加时，会使岩体发生位移，导致支护工具发生偏移或者变形，严重影响了支护设施的安全性和稳定性，对井工开采和施工人员的安全产生威胁[1]。因此，在对巷道掘进之前要做好充分地双地质看擦工作，能够保证采矿工程的顺利进行。

（二）现在使用的煤矿巷道掘进技术

1.煤矿综合机械化掘进技术。综合机械化掘进技术主要时有悬臂式割台、装载机、伸缩皮带机、锚杆钻机、通风除尘设备和供电系统组成。悬臂式综掘机是最主要的元件，但是由于悬臂式综掘机的功率小，无法满足大型的煤矿开采需求，因此，新型的掘进机就此诞生，这种机型设计结构紧凑，中心小，操作稳定，性能出色，生产效率高，并且破碎岩石能量高，其气缸张紧装置能够大大提升行走体，并且为了在操作中检测工作条件，还为其配备了自动加油和PLC控制系统。

2.连采技术。连续采煤技术的设备按照运输方式的不同，可以将其分为间歇运输和连续运输。间歇运输的工作面主要包括掘进机、给料破碎机、运煤车、连采机、叉车、皮带机等。连续运输的工作面主要包括锚杆钻机、矿车、连采机、皮带机等。采用宽厚煤层模式能够实现落煤、装煤、运煤一体化，能够改善大型巷道掘进工艺。就当前的技术应用分析，连续掘进的成本远远低于悬臂掘进的成本。但是连续采煤技术主要用于沿双顺槽和三条巷道掘进的长壁工作面。

3.掘锚固一体化技术。掘锚固一体化技术是结合连采机和悬臂剪的优势改进的一种心形的掘进技术。掘锚固一体化掘进技术是将巷道掘进和支护相结合，在同一单元完成巷道的掘进和巷道支护。这种技术开采的效率高、自动化程度高、运行稳定，主要适用于劳动度较低的大型矿山开采作业。

4.爆破掘进技术。爆破掘进技术是当前矿山巷道中经常采用的的技术，主要采用光面爆破的方法。通过选择正确的爆破参数和合理的施工方式进行微差爆破，这样爆破区域会直接形成工作面，减少了人为工作量，还能够控制炸药的能量。这样既能达到掘进的目的，也不会产生过度爆破对巷道造成的破坏。

二、矿山巷道支护技术的应用

（一）锚固支护技术

锚杆支护技术是巷道支护中的永久性支护设施，能够对巷道的运输以及人员的通过起到安全的保护作用。在对这项技术进行应用的过程中，施工技术人员要对锚杆抗剪和抗拉能力进行详细的分析和计算，确保锚杆的使用能够符合工程质量的相关的标准，并且对巷道的支护要求和类型进行明确的选择，确定锚杆的长度和间距。增加托板的厚度可以增强其抗变形能力。并且在进行支护工程作业时要对施工的过程进行动态的监测，保证支护设施的安全和质量[2]。还有一种是全螺纹锚杆支护技术，这种支护技术和锚杆支护技术大致相同，但是与锚杆支护技术相比，全螺纹锚杆支护技术可以进行二次紧固螺纹的加工，使得全螺纹锚杆不会出现截面断裂的情况。全螺纹锚杆技术施工成本更低，使用的范围比较广，能够在不同环境的巷道中进行支护，有较强的实用性。

图一

（二）浇筑混凝土支护技术

该技术主要是借助浇筑混凝土来构建支架，配合锚杆支护体系增强巷道围岩的固化效果。在应用该项技术的过程中，操作人员要结合巷道的实际情况来选择合适的混凝土浇筑装置。混凝土的浇筑装置很大程度上会影响支护工作的质量和效果。因此在施工之前要对该项技术进行全面的分析和技术论证，对巷道的结构进行勘查。在施工过程中要按照操作步骤进行操作施工，在掘进巷道之后，设置临时的锚杆支护，然后进行混凝土的浇筑，巩固金属网的强度，提升支护的效果和质量。

三、矿山巷道掘进与支护工作存在的问题

（一）掘进与支护技术之间缺乏合理性

在一些矿山的施工过程中，由于企业过分注重经济效益，因此在施工过程中为了节约生产成本，对支护的材料没有进行严格的质量检查，而是使用了价格比较低廉、质量相对较次的支护材料。比如，不同的煤层其属性和硬度会呈现出较大的差异，那么对于巷道支护材料的选择和使用也会有所不同。石炭二叠纪煤层比较松软，断层结构众多，对巷道的支护材料的质量和技术要求就要更加严格，但是，由于施工人员缺乏相关知识的了解，对不同的煤层会使用相同的施工标准和材料进行支护，那么就给煤矿的开采工作带来极大的安全隐患[3]。

支护工作在进行的过程中应该严格按照设计部门的设计方案进行，但是设计部门在对方案进行设计的过程中会存在盲目性，如果没有进行实际的考察，并没有根据巷道受压情况和顶板围岩进行设计施工，对相应的断层碎裂带也没有采取科学的支护设计方案，因此，为后续的开采工作埋下安全隐患，也给顶板的维护增加了难度。

（二）支护工作缺乏完善的安全管理

目前，很多煤矿企业对于巷道顶板支护缺乏重视，并且在施工过程中没有对顶板做好支护工作，在巷道掘进过程中出现顶板破裂和断裂带压力过大导致顶板下沉。如果对支护措施没有进行相关的保护，那么就会引发严重的煤矿顶板安全事故，会对工作人员的生命造成严重的威胁，也会使企业遭受巨大的经济损失。由于当前我国煤矿的开采软岩的比例比较高，因此在巷道的支护上没有进行完善的安全管理，那么就会引起重大的事故。

四、提升巷道掘进与支护技术水平的对策

（一）优化施工流程

在对矿山的巷道掘进工程进行施工过程中，要对施工的流程进行完善。比如，在施工过程中采用爆破方式，这种方式虽然操作简单，效果显著，但是具有很轻的危险性，一旦操作不当会引发严重的巷道坍塌事故。但是由于在巷道掘进的过程中由于地质情况的复杂性，就必须采用这种方式进行。因此，在对点眼时间长和准确度低的问题进行解决的过程中，研发出了点眼器，这是一种可以根据巷道围岩的强度选择最优的间距和抵抗线，使钻研质量得到显著提升，并且能够精准地控制炸药的分量[4]。

在进行巷道掘进的过程中，钻眼爆破是主要的施工方式，因此在运送过程中要做好安全考虑。在施工过程中要对施工人员的相关技术进行考察，保证施工的安全。对巷道的环境进行勘查，做好安全防护。例如在对巷道的煤层厚度进行测量，然后才能合理设置每一个爆破眼位之间的距离，然后才能进行施工。煤炭层和言巷道的类型比较相似，硬度较低，因此在这种情况下要进行单向掏槽，这样能够保证施工质量和效率。

（二）加强对支护工艺的管理

首先，相关的管理人员要加强安全管理意识，对巷道的支护工作加强重视，提升对顶板支护工作的安全管理意识，将责任进行明确的划分，提升技术人员的专业技能和安全防护技能。制定完善的安全施工制度，对每个岗位的职责进行明确的划分，落实岗位负责制，将安全管理进行全面落实。对于顶板的支护工作要做好前期的勘测，在施工之前，对地质结构、煤层存储情况、顶底板岩、矿压规律等进行详细的观测和勘探，做好巷道掘进和支护的数据支撑。

在支护工作中要做好安全和质量的检查，利用锚喷、锚索和锚杆等材料进行支护的巷道，要严格检查支护材料的质量，并且对预紧力和拉力进行测试，保障其达到施工的质量和标准。比如在使用悬吊锚杆的过程中，由于围岩情况不太稳定，要使用锚杆悬吊来对围岩进行加固处理。锚杆可以为围岩提供支撑，保证巷道周围的承压能力，实现对岩层的加固处理。

图二

（三）选择合适的支护方式

对不同的巷道种类可以选用不同的支护方式进行处理。在设计顶板支护前，设计人员要根据矿山的地质条件来制定合理的方案，避免由于设计问题造成大面积的顶板失效。顶板部分比较平整的巷道，在进行支护施工的过程中可以选择用锚杆、锚索进行支护处理，然后用金属网进行连接，最后在顶部进行喷浆处理和永久支护处理。对顶部进行喷浆能够增加顶部的坚固性，减少顶板的破碎，增强顶板的平整性。巷道顶板破碎或者岩石硬度较弱的情况是比较常见的，对这种情况进行处理时，首先要在顶板注射马丽散混合液或其他加固液体，再进行支护施工。能够将巷道顶部破碎的顶板进行固定，然后等固定后进行永久支护。

在断层带进行支护是有难度的支护情况，在这种情况下进行支护，首先要解决断层带破碎岩石的稳定，防止周围岩石发生形变。因此在这一情况下可以在巷道采用钢棚的方式进行加固，然后进行喷浆，最后在进行永久加固[5]。这样能够保证支护结构的稳定性，降低破碎程度，为巷道施工提供安全的工作环境。

结束语

综上所述，在矿山巷道中进行掘进和支护工作，受到的影响因素比较多，无论是地质环境的影响还是支护材料的影响，都会对巷道的掘进和支护产生重大的影响。因此，在对巷道掘进施工之前，要对周围的地质情况和岩石硬度情况进行严格的勘测，并且做好掘进工作和支护工作的施工准备和安全保障，对施工过程进行严格的安全监督和管理，保证掘进和支护工作的质量和安全，为开采工作提供保障。

参考文献

[1]杨鹏．采矿工程巷道掘进和支护应用［J］．山西化工，2021，41( 05) : 140－142．

[2]李邦前．采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析［J］．四川水泥，2021( 07) : 167－168．

[3]沈广成．煤矿采矿工程巷道掘进和支护技术的运用研究［J］．华东科技: 综合，2021( 02) : 383．

[4]王刚 , 孙欣欣 , 李帅 . 采矿工程巷道掘进和支护技术应用的探讨 [J]. 内蒙古煤炭经济 ,2019(19):191+193.

[5]岳春雨 . 煤矿掘进支护中的常见问题及对策探讨 [J]. 内蒙古煤炭经济 ,2019(24):43-44．