采礦工程巷道掘進和支護技術(shù)

　　隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展速度不斷加快，人們的日常生活以及工業(yè)的生產(chǎn)方面，對煤炭資源的需求量越來越高，采礦開采單位為了有效提高采礦資源的開采效率，需要對采礦開采過程當中對各種不同類型的地質(zhì)條件進行掘進和開發(fā)。在采礦巷道的掘進施工當中，很多先進的掘進技術(shù)被運用其中。但是實際的工作效果仍然存在一定的問題。在保證經(jīng)濟成本投入合理的情況下，需要對巖石巷道進行高效化的掘進和開采，保證巖石巷道掘進技術(shù)發(fā)揮出最大的效能，為煤炭企業(yè)的長遠發(fā)展提供推動力。
　　1采礦工程巷道掘進技術(shù)分析
　　1.1掘錨融合化掘進工藝
　　為了在采礦巷道建設(shè)中的掘進施工能夠更加快捷化和安全性，所以應(yīng)當對掘錨機構(gòu)掘錨融合型的掘進工藝展開系統(tǒng)化的分析，這樣就能使得錨桿支護工藝技術(shù)能夠更好地滿足當前采礦生產(chǎn)的現(xiàn)實需要。為了確保掘錨裝備實現(xiàn)高功效和高負荷的采礦作業(yè)要求，應(yīng)該對達到懸臂型掘進裝備進行持續(xù)優(yōu)化，對連續(xù)型采煤機械操作技術(shù)持續(xù)完善。這種掘錨施工裝置將支護過程和掘進過程兩項工作內(nèi)容有機地融合在一起，使得支護裝備和掘進裝備兩者的調(diào)換時間縮短了，在采礦生產(chǎn)企業(yè)同一臺施工裝備將實現(xiàn)兩項作業(yè)，就是支護和掘進作業(yè)過程。當前時期，采礦生產(chǎn)中應(yīng)用的掘錨裝置的結(jié)構(gòu)模式主要有兩種，第一種是懸臂型掘進機，掘錨機組是機載錨桿式。第二種是基礎(chǔ)型的掘錨裝置，主要是可以連續(xù)型的采錨機來頂替。
　　1.2鉆爆法掘進技術(shù)
　　鉆爆掘進技術(shù)，使用的是風動鑿巖機和裝巖機來進行掘進操作，在裝運和開采過程當中使用的是兩種配套掘進方法。這種掘進方法采用的是重型側(cè)卸式裝卸機和裝巖機來進行轉(zhuǎn)載，在運輸過程當中通過礦車和膠帶輸送機來進行運輸，該掘進方式在我國一些大型的采礦巖石巷道當中的使用較多，盡管具有較強的靈活性以及適應(yīng)性，但是在實際的工作過程當中，由于施工操作人員的工作強度較大，并且會存在一定的安全風險，在運輸和掘進過程當中，整個操作流程比較復(fù)雜，需要多方面的輔助工作來加以保障，所以說當前只有30%左右的采礦開采企業(yè)使用這種掘進方式[1]。
　　1.3 U型鋼支護技術(shù)
　　掘進過程中的巷道受高應(yīng)力影響發(fā)生變形，通過加裝金屬支架抵抗高應(yīng)力的影響，U型鋼技術(shù)要求金屬支架具有很強的伸縮性，隨時抵抗高應(yīng)力的影響，充分發(fā)揮支護作用，在圍巖發(fā)生變形后可以起到很好的支護作用，但無法圍巖變形前提前支護。
　　2存在的問題
　　2.1掘進施工工藝不合理
　　我國采礦行業(yè)在發(fā)展的過程中，積累了大量的采礦巷道掘進施工的經(jīng)驗，鉆爆法是目前主要的掘進方法，效率較低，對巖體的影響也較大。巷道支護主要采用錨噴支護的方法，支護雖然有效單施工質(zhì)量較低。在采用鉆爆法進行巷道掘進的過程中，如果藥量沒有合理控制，或位置不當，往往會早晨巷道的支護效果大大降低，而這也正是鉆爆法應(yīng)用的難點。
　　2.2巷道圍巖強度因素
　　巷道的穩(wěn)定性與圍巖強度息息相關(guān)，為了可以形成對巷道的良好支護和支撐，需要經(jīng)過勘察并結(jié)合圍巖強度進行支護技術(shù)的合理采用。如果圍巖強度可以在錨桿支撐下，實現(xiàn)了自身強度的提高，那么可以進一步加大保護支撐力。圍巖勘察的過程中，主要針對地質(zhì)應(yīng)力的承載能力進行了解和分析。承載能力的高低與頂板位移的大小有著直接關(guān)系，承載性能強，當?shù)刭|(zhì)應(yīng)力增加的情況下，會降低頂板位移的大小，發(fā)揮相應(yīng)的保護和支撐效應(yīng)。所以，采礦項目中的巷道掘進施工中，需要關(guān)注圍巖強度提高支護有效性和掘進安全性[2]。
　　2.3采礦井下地質(zhì)環(huán)境的影響
　　巷道圍巖的構(gòu)造同樣可以影響支護的穩(wěn)固性。當?shù)刭|(zhì)情況很好時，可以減少支架的數(shù)量，同時可以在很大程度上提高采煤的速度。對于地質(zhì)條件復(fù)雜巷道，要增加支架的數(shù)量，雖然降低了采煤速度，但是保障了工人的安全。由于井下支護不力或者井下圍巖條件較差會導(dǎo)致發(fā)生頂板塌方，我國每年由于由此引發(fā)的事故占采礦事故的80%左右。
　　三、采礦井下巷道掘進中支護技術(shù)的應(yīng)用
　　3.1確定巖石性質(zhì)做好施工準備
　　在采礦井下巷道掘進中，施工人員必須先確定巖石性質(zhì)，對巖石性質(zhì)進行分析與研究，對支護方案進行改進與完善。施工方應(yīng)與勘測方建立合作關(guān)系，由勘測企業(yè)對該區(qū)域巖石性質(zhì)、成分、結(jié)構(gòu)等進行深入而細致的探測，并得出相應(yīng)的巖石性質(zhì)調(diào)查報告。施工人員需根據(jù)巖石性質(zhì)調(diào)查報告來選擇合適的支護方案，并對可能出現(xiàn)的危險情況進行規(guī)避，從而為巷道掘進支護保駕護航。施工者必須依照巷道實況選用巷道支護技術(shù)，提升支護結(jié)構(gòu)承載性能，這樣才可滿足具體的支護要求。同時，設(shè)計人員需親身到現(xiàn)場進行勘測，獲取有價值的信息，而后編寫巷道掘進施工設(shè)計方案，明確支護技術(shù)與支護結(jié)構(gòu)。無論何種支護，都要確保巷道表面光滑、平整，且選擇光面爆破，將錨噴作為重要輔助技術(shù)。
　　3.2選擇合理的支護形式
　　根據(jù)圍巖和支護工作的關(guān)系不同，煤礦巷道支護形式也有所不同，作用力和作用方向都是支護工作對圍巖的影響因素。在進行頂板支護的設(shè)計之前，需要相關(guān)設(shè)計人員充分的了解礦井內(nèi)部的地質(zhì)條件，選擇科學(xué)合理的支護設(shè)計方案，避免由于設(shè)計問題造成支護架失效。根據(jù)頂板的實際情況進行支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計，一般建議采用多元支護技術(shù)進行巷道支護。對于較為平整的巷道頂板，可以采用永久支護，保障支護穩(wěn)定性，降低破碎程度；而對于較為破碎的巷道或軟巖巷道，則需在超前支護穩(wěn)定后進一步實施永久支護，提高穩(wěn)定性，確保作業(yè)安全[3]。
　　3.3加強巷道頂板的承載能力
　　進行巷道掘進施工時需要做好準備工作，主要包括2個方面，第一是根據(jù)相關(guān)資料確定適宜的支護方式并制定安全技術(shù)措施；第二是合理選擇支護材料并根據(jù)實際情況隨時進行調(diào)整，嚴格遵循作業(yè)規(guī)程。在這一過程中，要根據(jù)圍巖應(yīng)力及支撐壓力的分布來確定巷道開挖的合理時間及位置。進行巷道挖掘時，當側(cè)向的頂板停止運動，老頂觸矸之后，結(jié)構(gòu)達到穩(wěn)定，繼續(xù)開挖不會對其造成影響。一般來說，在工作面后面50m左右的方向上，頂板的側(cè)向支撐壓力會在60天之后達到穩(wěn)定狀態(tài)，那么巷道挖掘的時候沿空掘巷的時間要大于60天。還有另外一種技術(shù)，是要準確掌握巷道開掘的具體位置，如果把大煤柱及有煤柱互巷的位置作為掘巷點，那么巷道對圍巖的壓力就比較大，造成維護不方便。那如果在沿空掘巷留有小煤柱的位置進行掘巷，就會使高側(cè)向壓力的煤側(cè)因壓力過大而嚴重變形，或者使得煤柱破碎以致無法維護巷道。若選擇完全沿空掘巷的位置開掘，圍壓壓力少便于維護，是比較好的掘進方案，但是應(yīng)該防止有毒有害氣體的溢入。