探析采礦工程巷道掘進和支護應用

段金紅

（華亭煤業(yè)集團新窯煤礦公司，甘肅 平?jīng)?744201）

1 我國煤礦巷道掘進技術(shù)和裝備現(xiàn)狀及重要性

1.1 我國煤礦巷道掘進技術(shù)和裝備現(xiàn)狀

隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，我們越來越重視資源開發(fā)，特別是煤炭資源。就煤炭資源的開發(fā)而言，巷道掘進和支護技術(shù)是采礦的核心技術(shù)。由于我國煤炭資源處在復雜的地理位置，在煤炭開采方面，缺乏先進技術(shù)和人才的培養(yǎng)，因此開采難度較大，為了提升煤炭產(chǎn)能就需要先進的掘進技術(shù)。目前，煤炭巷道的布局代替了傳統(tǒng)巖石集中的布局方式，轉(zhuǎn)而運用了采準巷道和開拓巷道的布局，可以提升巷道掘進技術(shù)。巷道掘進方法分為綜合機械掘進法、掘錨式法和一體化流水線法。綜合機械掘進方式對設(shè)備有很高的要求，因此，該技術(shù)成本比較高。掘錨式掘進技術(shù)一般使用懸臂式掘進機，可以運用于任何復雜煤礦地形。一體化流水線則采用的是連續(xù)采煤機進行交叉換位施工。目前，我國常用的是一體化流水線施工，可以節(jié)省大量的成本，但施工進度比較慢。總體而言，在煤礦掘進技術(shù)和裝備方面，相比其他國家，我們還處于比較落后的階段。

1.2 技術(shù)對采礦工程的重要性

就掘進和支護技術(shù)而言，其目的在于保障煤礦巷道的安全與穩(wěn)定，因此，煤礦巷道掘進和支護技術(shù)對采礦工程很重要。掘進和支護技術(shù)可以為煤礦開展作業(yè)開辟穩(wěn)定、高效的環(huán)境，保證施工的效率，保障人民財產(chǎn)的安全。雖然煤礦巷道的開采工作危險性很大，但是只要注意采礦施工的細節(jié)，嚴格按照施工要求進行，一定可以減少施工事故的發(fā)生。特別是煤礦巷道的掘進與支護，必須學會用錨桿支護技術(shù)保護巷道圍巖，從而防止巷道坍塌，避免傷亡事故。由于煤礦巷道靠近大量軟巖，會對巷道的穩(wěn)定與安全有嚴重的影響，因此，一定要采用支護技術(shù)穩(wěn)定巷道。特別是對于采礦行業(yè)來說，煤礦巷道掘進和支護技術(shù)是采礦工程中必不可少的關(guān)鍵技術(shù)，可以很好地保護巷道的穩(wěn)定，確保作業(yè)人員的安全。

2 采礦工程巷道掘進和支護及應用

2.1 煤礦巷道掘進技術(shù)

煤礦巷道掘進由破落、裝運工序組成，是挖掘煤礦巷道技術(shù)的基礎(chǔ)。就當前而言，我國主流的挖掘煤礦巷道技術(shù)有多巷道掘進、交叉換位掘進和綜合機械化掘進技術(shù)。綜合機械化掘進技術(shù)是一種運用多機械設(shè)備協(xié)作掘進的傳統(tǒng)技術(shù)，可以適用于煤巷、半煤巖巷和全巖巷的掘進。綜合機械化掘進技術(shù)經(jīng)歷了多年的發(fā)展，我國煤炭開采企業(yè)在該技術(shù)上已經(jīng)有了絕對的優(yōu)勢。多巷掘進和交叉換位掘進技術(shù)是一種掘進與支護同時作業(yè)的新型技術(shù)。交叉換位掘進技術(shù)采用的是采煤機、錨桿鉆車完成作業(yè)的技術(shù)。近年來，我們國家主要采用的是鉆爆法進行施工，方法的主要實施過程為先打眼，然后放炮，進而實現(xiàn)掘進施工的方法。常用的鉆爆法是一種依靠氣腿式鑿巖機作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的鉆爆作業(yè)。常規(guī)的鉆爆法有著適用強、方便和范圍廣的特點，能夠適應于不同種環(huán)境的施工。根據(jù)地質(zhì)條件的變化，鉆爆法可以適當調(diào)整，進而形成成熟穩(wěn)定的施工方案。由于鉆爆法有著成熟的技術(shù)和豐富的施工經(jīng)驗，以及科學完整的工藝，因此在我國使用的比較廣泛。雖然常規(guī)的鉆爆法成本低、易操作，但是掘進速度慢、工序復雜，非常不利于巖石的穩(wěn)定，甚至引起自然災害。綜合機械化掘進技術(shù)能夠有效彌補常規(guī)掘進的不足，適用于大斷面巖巷的掘進，由于我們該技術(shù)的起步比較晚，綜合機械化掘進技術(shù)還處于實驗探索階段。綜合機械化掘進技術(shù)是運用最多的煤礦巷道掘進技術(shù)，基礎(chǔ)的設(shè)備有懸臂式掘進機、轉(zhuǎn)載機和錨桿鉆機等。懸臂式掘進機是可以進行截割、裝載運輸?shù)鹊亩喙δ芫蜻M機器。轉(zhuǎn)載機是輸送刮板的運送機。錨桿鉆機是煤礦巷道鉆孔機。綜合機械化掘進技術(shù)就是利用多種設(shè)備協(xié)作配合實現(xiàn)煤礦的開采。目前，我國較先進的掘進機為煤礦超千米深部全斷面巖石巷道掘進機，可以實現(xiàn)超千米深度的開采，特別是能夠輕松應對軟巖、地應力和地溫的高壓。

2.2 煤礦巷道支護技術(shù)

煤礦巷道支護技術(shù)是防止巷道圍巖破壞、維護巷道安全的技術(shù)。特別是針對煤礦巷道的掘進而言，可以穩(wěn)定巷道的圍巖，保障煤礦巷道挖掘的有序進行。就現(xiàn)在而言，我國煤礦巷道支護主要是通過棚式支護、錨噴支護、砌碴支護等形式開展。考慮到我國煤礦資源大多位于軟巖下，因此，我們主要采用錨桿支護技術(shù)。針對我國高深度礦井工作的進行，高預應力高強錨桿支護技術(shù)應運而生?，F(xiàn)今，針對深部巷道圍巖支護，我們大多采用“錨-注-架”支護體系。該體系是由噴漿、U 型鋼可縮性支架和高強度預應力錨桿等組成。有了“錨-注-架”支護，可以幫助實現(xiàn)超深的開采。目前，德國是煤礦開采最深的國家，能夠?qū)崿F(xiàn)的最大深度為1200米。采礦環(huán)境的惡劣隨著巖層深度增加而增加，特別是軟巖層的出現(xiàn)大大提升了施工的難度。利用錨桿的支撐分散巖壁所承受的作用力，從而提升軟巖的強度。全螺紋錨桿支護技術(shù)是使用全螺紋錨桿改善普通錨桿支護的技術(shù)，可以實現(xiàn)一次性緊固螺紋，完全不需要二次加工緊固螺紋。煤礦工業(yè)的發(fā)展隨著科學技術(shù)的創(chuàng)新，也帶動著采礦行業(yè)技術(shù)的改變，特別是支護技術(shù)的改變，普通錨桿由于自身桿件強度不高，新的替代錨桿應運而生。全螺紋錨桿可以彌補普通桿件截面薄弱的問題，減緩側(cè)壓應力集中，從而大大加固巷道。另外，由于全螺紋錨桿制造簡單，產(chǎn)生成本低，所以完全能夠代替普通螺紋錨桿。全螺紋錨桿支護技術(shù)在煤礦開采過程中運用廣泛，可以輔助機械巷道掘進機，實現(xiàn)低成本高效率的施工。

2.3 軟巖巷道錨注支護技術(shù)應用

錨注支護作為錨桿與注漿相結(jié)合的支護方式，可以穩(wěn)定圍巖，主要機理為，針對錨注過程而言，采用注漿的方式將圍巖內(nèi)的裂縫封堵，減少風化對巖石的影響，降低水浸對圍巖的軟化，另外，還將松散的圍巖膠結(jié)黏合，加固巖體，并且配合錨噴支護改善支護結(jié)構(gòu)，形成更加牢固的支護體系，從而大大增強支護結(jié)構(gòu)抗承載能力。針對注漿加固后的支護，可以改變圍巖及應力分布，大大減少支護拉應力，從而加強支護體系。錨注支護方案是包含錨、噴、注、索全環(huán)節(jié)的支護方案，巷道支護一般先選擇標準規(guī)格的高強度螺紋鋼錨桿和注漿錨桿，將水泥注漿標桿一定的排距置于頂板和兩側(cè)，常用的注漿標桿液為一定比例的硅酸鹽水泥和石灰石，注漿時按照一定的壓力進行噴射。在混凝土噴射過程中，控制噴射強度，注意分兩次噴射。針對錨索設(shè)定，可以延著巷道頂板加裝合適的預應力錨索，注意選擇合適的距離，并且噴射錨固劑。特別是優(yōu)化錨注支護設(shè)計，布置觀測點觀察巷道錨注段和未錨注段巷道施工情況，控制加固工程，減少收斂變形量，保證支護達到理想效果，注意控制未錨注段圍巖變形隨著時間關(guān)系，長時間監(jiān)測巷道狀況。針對軟巖層的不穩(wěn)定，錨注支護技術(shù)在軟巖動壓巷道的應用就起到了關(guān)鍵作用，可以防止軟巖破碎的情況發(fā)生，確保巷道的穩(wěn)固。錨注支護技術(shù)是在錨桿支護技術(shù)的基礎(chǔ)上，然后注漿鞏固軟巖層的技術(shù)，可以使原本脆弱的巖壁變得嚴實。錨注支護技術(shù)在軟巖動壓巷道的應用是在力學基礎(chǔ)在采礦工程中的一個實際應用，軟巖巷道錨注支護技術(shù)應用是目前主流的巷道施工手段，很好地幫助煤礦巷道掘進支護施工。

3 結(jié)語

綜上所述，煤礦巷道掘進技術(shù)是一項在復雜地質(zhì)條件下實現(xiàn)采礦施工的高難度技術(shù)，因此在施工過程中，需要結(jié)合巷道的圍巖環(huán)境，設(shè)計出合理的巷道掘進和支護技術(shù)方案。針對煤巷掘進中的疑難問題，施工前期一定要提前討論分析，特別是巷道掘進和支護技術(shù)上的難題，一定要做到及時提出及時攻破，此外還要強化檢測監(jiān)控，實時根據(jù)環(huán)境的改變，準確地調(diào)整施工技術(shù)，確保煤礦巷道掘進施工安全有效的進行。