復(fù)雜地質(zhì)下的礦井掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：作為礦產(chǎn)開(kāi)采工作中的關(guān)鍵技術(shù)，掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)具有十分重要的作用，尤其是在復(fù)雜地質(zhì)條件下，借助掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)開(kāi)掘的巷道能夠有效提高礦產(chǎn)開(kāi)采、運(yùn)輸?shù)裙ぷ鞯男屎唾|(zhì)量。本文基于礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中可能存在的影響因素出發(fā)，從機(jī)械設(shè)備選擇、支護(hù)體系構(gòu)建以及綜合掘機(jī)配套系統(tǒng)管理等方面，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下的主要以煤礦掘進(jìn)為主的支護(hù)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì);礦井掘進(jìn);支護(hù)技術(shù)

0 引言

在礦產(chǎn)資源中煤炭資源是維系人們正常生活的重要能源之一，屬于不可再生能源。近年來(lái)，在社會(huì)發(fā)展需要以及人們無(wú)節(jié)制開(kāi)采的影響下，資源匱乏這一現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，開(kāi)采難度較低區(qū)域的生產(chǎn)量已經(jīng)無(wú)法滿足人們的基本需求。為此，人們不得不將注意力轉(zhuǎn)移到開(kāi)采難度較高的礦井當(dāng)中。而開(kāi)采難度大則意味著安全事故發(fā)生率高，其不僅影響到開(kāi)采效率，并且還嚴(yán)重威脅人們生命安全。因此，如何提高礦產(chǎn)開(kāi)采質(zhì)量、提高開(kāi)采安全性，是現(xiàn)階段礦山開(kāi)采行業(yè)需要思考的重要問(wèn)題。

1 礦井掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用意義

礦產(chǎn)開(kāi)采生產(chǎn)中的安全問(wèn)題是最為重要的問(wèn)題以及管理工作的重點(diǎn)，這主要是由于在礦井下作業(yè)中一旦出現(xiàn)安全事故，容易造成非常嚴(yán)重的危害甚至是人員傷亡問(wèn)題，增加礦山開(kāi)采生產(chǎn)的成本以及造成經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)造成惡劣的社會(huì)影響。而為了保證開(kāi)采作業(yè)安全，不僅需要在礦井底部進(jìn)行安全和可靠的巷道的設(shè)置，還要保證此巷道中的排水以及通風(fēng)等功能措施來(lái)確保開(kāi)采作業(yè)的順利開(kāi)展。尤其是在目前能源需求在不斷增加的同時(shí)，為了滿足不斷增加的礦產(chǎn)資源開(kāi)采量的要求以及應(yīng)對(duì)不斷提高的礦山掘進(jìn)難度，就需要對(duì)掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)巷道的支撐。在目前此技術(shù)的應(yīng)用頻率不斷增加以及應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大的同時(shí)，其技術(shù)的應(yīng)用水平和成熟度也在不斷提高，對(duì)于掘進(jìn)作業(yè)中確保作業(yè)安全以及促進(jìn)資源開(kāi)發(fā)工作的順利開(kāi)展具有重要意義。

2 礦山開(kāi)采過(guò)程中可能存在的影響因素

隨著社會(huì)整體經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)對(duì)地下能源的需求量不斷提升，在地質(zhì)條件復(fù)雜、礦產(chǎn)資源匱乏等因素影響下，我國(guó)礦山開(kāi)采行業(yè)迎來(lái)了較為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，為保證開(kāi)采效率和質(zhì)量，技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行充分考量，根據(jù)實(shí)際情況采用具有針對(duì)性的支護(hù)技術(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)的有效生產(chǎn)。

由于地質(zhì)條件的影響，在開(kāi)采過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，例如井巷圍巖松散導(dǎo)致的破碎現(xiàn)象、地下水浸蝕導(dǎo)致的巷道軟化等，這一些列問(wèn)題為礦井巷道支護(hù)帶來(lái)了很大難度。在進(jìn)行巷道挖掘時(shí)，若圍巖強(qiáng)度較差，很容易對(duì)巷道的穩(wěn)定性造成影響，并且在進(jìn)行礦體斷層開(kāi)采時(shí)很可能出現(xiàn)地質(zhì)變化，降低巖層的穩(wěn)定性。不僅如此，巷道支護(hù)柱的結(jié)構(gòu)也與礦井開(kāi)采的安全性息息相關(guān)，例如，當(dāng)采用開(kāi)放型結(jié)構(gòu)時(shí)，若出現(xiàn)壓力過(guò)大、壓力集中等問(wèn)題，則很可能引發(fā)安全事故，對(duì)礦井開(kāi)采工作的質(zhì)量和效率帶來(lái)嚴(yán)重影響。

由于在礦井下賦存著各種復(fù)雜的地質(zhì)現(xiàn)象，從而對(duì)開(kāi)采掘進(jìn)造成了一定的影響，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：其一，開(kāi)采難度增大。對(duì)于礦山的開(kāi)采掘進(jìn)而言，是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，通常都是從淺層向深層進(jìn)行，當(dāng)開(kāi)采深度逐漸增加后，會(huì)使井下原本的地質(zhì)結(jié)構(gòu)遭到破壞，尤其是頂板的巖層特性，會(huì)出現(xiàn)非常明顯的變化，拱形的圍巖則會(huì)承受更大的外力作用，由此勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致開(kāi)采掘進(jìn)的難度增大。其二，增大了安全事故發(fā)生幾率。礦井下的復(fù)雜地質(zhì)條件相對(duì)較多，尤其是巷道頂板和底部的巖層都較為松軟時(shí)，開(kāi)采掘進(jìn)很難使巷道形成固定的形狀，即使當(dāng)時(shí)成型，后期也會(huì)出現(xiàn)圍巖變形的情況，頂板與底部均會(huì)出現(xiàn)明顯的收縮，常規(guī)的支護(hù)技術(shù)措施，在這樣的巷道中無(wú)法使用，由此很容易誘發(fā)安全事故，并且還可能導(dǎo)致掘進(jìn)后巷道反復(fù)修整的狀況，大幅度降低開(kāi)采掘進(jìn)速度和效率。

3 復(fù)雜地質(zhì)條件下的礦山掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

3.1 合理選擇機(jī)械設(shè)備

通常情況下，礦山開(kāi)采之前需要實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道進(jìn)行研究分析，并結(jié)合自身實(shí)際情況選擇最為合理的機(jī)械設(shè)備。

首先，巷道挖掘過(guò)程中，選擇合理的機(jī)械設(shè)備能夠在很大程度上提高工作效率，縮短巷道開(kāi)采周期。通常來(lái)講，當(dāng)巷道長(zhǎng)度小于300m時(shí)，為降低開(kāi)采成本，應(yīng)該選擇普通挖掘機(jī)，從而獲得低成本高回報(bào)的應(yīng)用效果。若巷道長(zhǎng)度大于300m，這時(shí)可以結(jié)合自身實(shí)際情況選擇綜合挖掘機(jī)，縮短挖掘周期，提高開(kāi)采效率。

其次，在地質(zhì)情況相對(duì)復(fù)雜的條件下，進(jìn)行開(kāi)采時(shí)若應(yīng)用綜合挖掘機(jī)，則需要注意兩方面問(wèn)題。一方面需要注意礦山圍巖的強(qiáng)度，另一方面需要對(duì)巷道斷面、挖掘機(jī)維修量等情況進(jìn)行合理判斷。在對(duì)諸多因素進(jìn)行反復(fù)分析對(duì)比之后，選擇最為合理的挖掘機(jī)，進(jìn)而保證開(kāi)采工作能夠順利穩(wěn)定進(jìn)行。

最后，為保證開(kāi)采工作的效率和安全，挖掘機(jī)截齒的選擇也是一項(xiàng)需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。在進(jìn)行挖掘機(jī)截齒選擇過(guò)程中，除保證截齒質(zhì)量之外，還需對(duì)其耐磨程度、適應(yīng)性、強(qiáng)度等方面進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。若截齒的強(qiáng)度較高，其不僅能夠在很大程度上提高掘進(jìn)工作的效率和質(zhì)量，并且還能夠有效降低截齒的磨損，從而達(dá)到解決開(kāi)采成本的目的。除此之外，若地質(zhì)情況特別復(fù)雜挖掘機(jī)無(wú)法有效作業(yè)時(shí)，不可進(jìn)行強(qiáng)行掘進(jìn)，可以采用爆破等科學(xué)的處理方法進(jìn)行解決，進(jìn)而保證后續(xù)的掘進(jìn)工作能夠順利進(jìn)行，同時(shí)保證機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量。

3.2 構(gòu)建科學(xué)支護(hù)體系

在礦山開(kāi)采過(guò)程中，若所處地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜，需將采礦的掘進(jìn)技術(shù)與施工工藝進(jìn)行有效結(jié)合，根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)環(huán)境和多方面因素條件，對(duì)整體開(kāi)采環(huán)境進(jìn)行分析與判斷，在獲得判斷結(jié)果的基礎(chǔ)上構(gòu)建科學(xué)的評(píng)估體系。在進(jìn)行掘進(jìn)支護(hù)體系的建立時(shí)，為保證掘進(jìn)工作的穩(wěn)定性和持續(xù)性，需要借助液壓掘進(jìn)設(shè)備，并且采用邊坡支護(hù)的方式將支護(hù)作用發(fā)揮到最大化。在掘進(jìn)的開(kāi)展過(guò)程中，還需要對(duì)機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性以及安全性進(jìn)行充分考慮，嚴(yán)格考量系統(tǒng)的閉鎖裝置，進(jìn)而保證在降低工作量的同時(shí)，保障掘進(jìn)工作能夠順利進(jìn)行。

不僅如此，除構(gòu)建合理的采礦掘進(jìn)支護(hù)體系之外，還需要根據(jù)掘進(jìn)的實(shí)際操作水平以及實(shí)際操作情況合理計(jì)算支護(hù)臨界點(diǎn)。同時(shí)，根據(jù)支護(hù)臨界點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果選擇最為合適的掘進(jìn)機(jī)械，保證掘進(jìn)效果能夠達(dá)到理想效果。另外，在實(shí)際掘進(jìn)過(guò)程中還需注意一項(xiàng)問(wèn)題，即地質(zhì)條件會(huì)隨著掘進(jìn)深度的提高而發(fā)生一定程度上的改變。通常情況下，煤礦的掘進(jìn)都采用立井開(kāi)拓、斜井開(kāi)拓、平硐開(kāi)拓三種方式，進(jìn)而保證開(kāi)拓效率，提高煤礦開(kāi)采質(zhì)量。

3.3 加強(qiáng)綜掘機(jī)配套系統(tǒng)管理

利用綜合挖掘機(jī)進(jìn)行挖掘時(shí)，若地質(zhì)條件比較復(fù)雜，則需結(jié)合實(shí)際開(kāi)采情況構(gòu)建合理的施工機(jī)制體系，提高煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的管理水平。同時(shí)，還需要借助監(jiān)控技術(shù)對(duì)整體掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)督，保證能夠?qū)Φ刭|(zhì)環(huán)境的變化情況有著準(zhǔn)確的掌握。不僅如此，隨著掘進(jìn)深度的加深，地質(zhì)條件也會(huì)隨之發(fā)生變化，為有效保證開(kāi)采掘進(jìn)工作的穩(wěn)定性，需要對(duì)掘進(jìn)體系進(jìn)行合理的分析以及管理，以此制定具有針對(duì)性的掘進(jìn)模式，保證掘進(jìn)工作能夠順利進(jìn)行。最后，還需要保證掘進(jìn)機(jī)制的現(xiàn)代化程度，提高施工隊(duì)伍的整體水平，借助人性化管理方式、以人為本原則，在最大程度上實(shí)現(xiàn)采礦施工工藝的創(chuàng)新和優(yōu)化，進(jìn)而保證開(kāi)采工作的有效性以及安全性。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上，安全是礦山開(kāi)采中最為重要的問(wèn)題，其不僅影響著開(kāi)采作業(yè)人員的人身安全，并且還與礦山開(kāi)采行業(yè)未來(lái)的發(fā)展情況息息相關(guān)。在礦山的實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，若地質(zhì)條件十分復(fù)雜，則需要采取具有針對(duì)性的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)，通過(guò)選擇合理的機(jī)械設(shè)備、構(gòu)建科學(xué)支護(hù)體系、加強(qiáng)綜掘機(jī)配套系統(tǒng)管理等方式，能夠有效保證礦產(chǎn)開(kāi)采效率，提高礦山開(kāi)采的安全性，進(jìn)而促進(jìn)采礦行業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王元華.復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)及其運(yùn)用[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2015（15）：28-29.

[2]周文偉.復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)及其應(yīng)用[J].中國(guó)科技縱橫，2015（19）：184.

[3]康園勝.復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2016（17）：33-34.

作者簡(jiǎn)介：

楊曉東（1978- ），山西神池人，礦建助理工程師，主要從事煤礦安全生產(chǎn)管理工作。