新基建背景下的矿井支护问题及其应对策略

摘 要：现代采矿生产应用了大量的现代化设备，不仅提高了生产效率，也提高了作业安全性。很多矿山需要井下开采，掘进作业是重要的作业工序，掘进支护则是作业安全的重要保证措施。当前综合机械化掘进已经普遍应用，但支护工作存在一些问题，制约了掘进效率提升。因此，要探究当前掘进支护中的问题，思考应对策略。

关键词：矿山生产;掘进支护;问题;应对策略

1矿山巷道发展情况

随着矿山开采技术不断发展，矿山开采效率在不断提升，巷道建设新技术也在不断发展。巷道中，巷道断面由拱形正向矩形发展，与拱形断面相比，进一步提高了挖掘速度。如今巷道多采用大型断面，以支持现代机械化生产需要，提高开采效率。在回采巷道数量上，出于提高通风透气水平、瓦斯排放能力、输送能力考虑，如今采矿生产中的回采巷道数量不断增多，采用多巷布置的矿井日益增多。另外，由于矿山开采多是由浅至深，深层地质环境更加复杂，所以为保证效率，提高安全性，对巷道埋深也在不断提高要求。

2矿井巷道掘进支护现状

巷道开挖会影响附近原岩应力，使岩石平衡状态被打破，内部应力重新分布，围岩随之运动，引起围岩位移、断裂等问题。所以巷道掘进作业必须及时做好支护工作。随着科学技术不断发展以及掘进支护的大量实践，支护技术有了很大进步，各种新式技术被研发并应用推广，原有技术手段也不断完善。在巷道支护工作中，常会采用锚网、锚杆等支护方式，这些方式也在长期实践中证实了支护有效性，具有推广价值。不过随着技术发展，采矿生产效率不断提高，机械化水平不断提高，而支护作业中很多采矿企业打锚杆孔眼依然需要人工使用钻机操作，挂网也常采用人工方式。在复杂的井下环境中，人工作业本身具有一定危险性，效率也难以满足当前发展需要;加之需要与掘进机交叉作业，严重影响了掘进机连续作业，一些技术已经难以满足现代生产要求，亟需改进技术。

3 当前掘进支护中的问题

当前矿山开采不断提高技术水平，无论是开采范围还是开采强度都在明显提升。在这一背景下，巷道掘进、支护要求也在不断提高，日益严格。在调查本行业情况后发现，当前巷道支护发展中有一些问题亟需解决：

3.1 支护技术设备老旧

技术进步带动了矿井支护更新换代，在实际支护工作中，很多支护材料、技术已经难以满足当今巷道掘进支护对强度、刚度等的要求。例如钢丝绳砂浆锚杆、管缝型锚杆、水泥锚杆等，在一些支护要求不高的工作面，依然具有一定应用价值;但随着矿井深度增加，地质条件日益复杂、工作环境日益恶劣，使用这些技术设备则难免捉襟见肘。所以，当前采矿企业要注意支护设备以及相应技术的更新换代，逐步淘汰老旧设备。

3.2 机械化程度不足

技术设备先进性会影响矿山生产效率与安全性。随着技术发展，掘进设备不断更新，在采矿生产中，悬臂式掘进机应用日益增多，提高了生产效率。在掘进机作业的同时需要进行锚固作业，传统方式是采用人工方式锚固，需要井下空顶作业，施工中需要携带杠杆、扳手、钻机等必要工具。如今，机械化锚固已经取得一定成就，一些矿区依然采用传统人工作业方法，具有一定危险性，也会影响掘进效率，需要尽快改变这种传统工作方式。

3.3 巷道的改进

为了保障施工人员的人身安全，矿井巷道的断面由传统的拱形向安全性能较高的矩形转型，提升工人挖掘效率的同时，还增强了断面的利用价值。井下巷道的改进还体现在由小型断面向大型断面的转型上，转型的主要目的是充分发挥较大机械的作业效率，满足较难开采矿区的要求。对回采巷道的数量以及巷道的埋深也有了更高的要求，首先，巷道由传统的单巷道向多巷道转型，既能满足矿井内通风的需求，又能保障施工人员的生命安全。其次，巷道的埋深要坚持“由浅入深”“由简单到复杂”的原则，最终满足对井下巷道的改进。

3.4 支护技术的更替

目前，我国矿井内的掘进支护设备均具有低强度和低刚度等特点，主要有快硬水泥锚杆、管缝型的锚杆、钢丝绳砂浆锚杆以及采用端部锚固的树脂型锚杆等，这类支护设备是在传统落后开采技术上的提升。面临二十一世纪“人性化”开采的要求，这类支护技术仍然存在很多不足，为了满足现代复杂矿井开采环境的要求，需要企业结合现代社会发展的需要，更新矿井支护设备。

4 掘进支护问题应对措施

制定符合實际情况的支护措施，参与支护工作的施工人员也要严格按照设计要求施工，规范操作，提高支护设置合理性。

4.1 应用掘锚护一体机

在进行井下巷道掘进作业中，大多数的巷道属于煤巷、半煤岩巷道，开展掘锚护作业，通常是人工打锚杆。在实际工作中，人工开展锚杆支护作业速度慢，在进行锚杆支护前，要先设置临时支护，在未设置良好支护的巷道中作业具有一定危险性。在综合机械化掘进作业中，掘进机进行割煤作业和开展顶板支护会相互影响，支护工作会占用一部分时间，影响掘进效率、开机率。应用掘锚护一体机，可以妥善解决掘进与锚杆支护相矛盾的问题，割煤、支护同时进行，可以有效提升掘进速度、减少支护所需时间，锚杆支护也更加及时。掘锚护一体机在使用时行走部两侧带有锚护结构，在工作时可以将锚杆机、支护机送到前方，能够完成锚杆锚装。这一技术改变了传统人力设置临时支护、锚装的工作方式，可以在各种巷道如矩形、梯形巷道中应用，能够提升掘进机工作效率，将掘进、支护、钻装锚杆联合进行，减少工人劳动强度，提高作业安全性。

4.2 应用锚装一体机进行临时支护

锚杆支护机械化已经可以实现，例如使用机载锚杆钻机进行支护作业。掘进支护实际工作质量通常与掘进机工作能力有很大关系，为避免掘进机制约支护工作开展，需要研究自成体系的临时支护设备。锚装一体机是一种现代掘进设备，具有打爆破孔、锚杆孔、进行破碎作业、矸石运输等功能，在很多工序的工作中都有应用价值，可以提高掘进效率，减少事故可能性。采用锚装一体机，能够辅助掘进巷道的锚杆支护工作，防止因为空顶作业安全隐患导致的人员伤亡，降低劳动强度，提高作业环境安全性。

4.3 合理使用永久性支护

一些巷道需要使用较长时间，其支护水平会影响采矿生产安全性。采用临时支护难以满足长期作业需要，所以需要设置永久支护，进一步提高巷道稳定性，预防巷道安全问题。可以采用混凝土结构的永久支护如锚网喷支护等。在实际施工中，需要把握技术要点，提高支护质量。采用喷射支护，在支护前，要注意作业安全，在规定距离以规定压力喷射混凝土，保证喷射效率及质量。在掘进设备工作中，要随掘进做好临时支护，架设临时锚杆，在巷道壁上喷射适量混凝土，之后重复喷射提高喷射厚度，直到满足要求。

4.4 更新支护设备

社会的发展，能源需求量会不断上涨，必须有先进的设备做支持，才能有效提升矿山开采效率与质量，以便满足社会的发展需要。因此，应及时对支护设备进行更新，争取国家在资金以及技术上的支持，并在内部设立专项资金用于技术的研发与设备的改进，从而丰富支护设备种类，完善支护设备功能，使矿井内部各种情况都有适应的支护设备，有效处理各种环境与不稳定的围岩结构。同时，矿山企业应提升设备选型的科学性，支护设备的型号决定着其是否适用于支护处理条件，如果选型出现错误将会导致支护处理中出现其他问题，也不能保障支护的有效性。因此，大型断面采用大型支护设备、小型断面采用小型支护设备，保障设备与实际情况相适应才能有效提升支护效果。

5 结语

随着社会经济飞速发展，采矿产业也在不断发展进步。虽然矿山生产技术水平、产量不断提高，但在掘进支护等方面的工作中依然存在一些问题，需要加强技术研究，提高支护水平，保证支护到位、作业安全，提高采矿生产效率，推进采矿行业健康发展。

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作者简介：

杨晓东（1978- ），山西神池人，矿建助理工程师，主要从事煤矿安全生产管理工作。