采矿工程巷道掘进和支护应用分析

刘军 郭长仁

摘要：采矿工程是我国资源能源开发及利用的关键工程，对于社会各个领域高效运转、社会经济高质量发展具有重要价值。但采矿工程施工周期较长、不确定因素较多，加之施工环境复杂多变、施工技术标准要求较高，如果巷道掘进及支护技术不到位、施工管理不完善，便会制约采矿工程效率及安全性。基于此，文章以采矿工程巷道掘进及支护质量影响因素为切入点，分别探究采矿工程内巷道掘进技术与支护技术的应用策略，以供参考。

关键词：采矿工程;巷道掘进;支护;应用策略

在我国社会主义市场经济体制建设进程中，采矿工程发挥着举足轻重的作用，为社会各个领域提供能源及资源基础的同时促进社会稳定、和谐发展。采矿工程施工周期较强，施工前的作业组织、现场施工条件、机械设备形式、施工人员技术等都会影响巷道掘进及支护的质量与安全性，轻则造成机械设备损坏、施工进度停滞，重则造成人员伤亡。为此，在采矿工程中需高度重视巷道掘进与支护技术的合理、正确应用，制定完善周密的施工组织计划实现对现场施工的精细化管理，加强对施工细节的把控、找准巷道掘进及支护技术要点，以此从整体上扩大采矿工程经济效益、社会效益。

一、采矿工程巷道掘进及支护质量影响因素

若想保证采矿工程中巷道掘进与支护技术的应用效果，首先需了解影响巷道掘进及支护施工方法的关键因素，在此基础上制定完善的施工组织计划与突发情况预处理措施，既可以保证施工进度，又能降低安全事故发生概率。影响采矿工程巷道掘进及支护质量的因素具体如下：

（一）巷道围岩强度

采矿工程巷道掘进会对周边围岩造成不同程度的扰动，改变围岩原本横纵向平衡的受力情况，加之巷道掘进中涉及爆破、机械设备等，作业及设备运行中会产生较大频率、强度的震动，进一步降低围岩结构的稳固性，如果巷道掘进工作面布置不科学、支护结构体系不完善，便极有可能导致坍塌等安全事故的发生[1]。为此，在巷道掘进施工前需要做好超前勘探技术，借助物探等技术手段了解巷道掘进工作面前端的地质条件、地质结构、围岩结构及厚度、围岩变化情况等，制定预处理措施保证不同地质应力下巷道顶底板稳定安全，采取相应的技术方法提升围岩强度，以此保证采矿工程巷道掘进有序进行，切实避免安全事故的发生。

（二）地应力

地应力，即岩体的初始应力，是指岩体在天然且相对稳定状态下的内部应力。通常情况下，岩体水平应力略大于垂直应力，主要原因在于岩体在指向地球中心的重力作用下会产生高于垂直应力的水平应力，造成地球岩体复杂的地质构造，会加大采矿工程巷道掘进与支护难度。地应力是影响采矿工程巷道掘进的关键性因素之一，不同地应力方向对应不同的巷道破坏形态，尤其是在高应力环境下，巷道围岩一般具有软岩的特性，围岩强度较低且稳定性较差，巷道掘进作业产生的扰动与震动会进一步加剧围岩的离层、跨落，进而威胁到现场人员及财产安全。为此，在采矿工程巷道掘进施工前需要根据地应力大小及方向判断地应力场的主应力情况，以此为依据制定完善的巷道支护方案。

二、采矿工程巷道掘进技术的应用

当前我国采矿工程中较为常用的巷道掘进技术包括一体化掘进技术、大断面掘进技术及综合机械型掘进技术。不同技术适用于不同施工环境、条件，为此需根据工程具体需求及围岩实际情况选择相应掘进技术，保证巷道掘进施工质量。

（一）选择适宜的巷道掘进工艺

在采矿工程巷道掘进技术应用之前，需要根据实际情况及工程需求科学、合理地选择相应的巷道掘进工艺，通常包括一体化掘进工艺、大断面连续掘进工艺，在部分施工条件及环境较为良好的巷道掘进施工中还会应用综合性掘进工艺。不同巷道掘进工艺有其特定的适用范围及条件，如一体化掘进技术采用一掘一支施工方法，通常掘进1.4m进行一次锚杆支护，借助采矿机等机械设备进行循环作业，可以有效提升采矿工程巷道掘进效率;大断面连续掘进技术适用于工作面较大、场地较为开阔的采矿工程，在巷道掘进过程中一边运用采矿机开眼推进，一边利用高效率运输系统将岩石运输至指定位置，可以提升巷道掘进速度、保证巷道掘进的连续性;综合性机械掘进工艺以自动化、智能化机械设备为核心，人工作业量较少并且效率较高，各类机械设备处于同一工作面中可满足现场施工要求，但成本较高。在实际的巷道掘进施工中需根据施工性、经济性、技术性选择适宜的巷道掘进工艺[2]。

（二）重视瓦斯监测及排放

瓦斯是采矿工程五大事故之一，伴随着回采深度的加大，井下瓦斯涌出量会显著提升，当瓦斯浓度达到一定程度后，机械设备运行、采矿机与围岩的摩擦等便极有可能诱发瓦斯爆炸事故，严重威胁现场人员的生命安全。为此，在采矿工程巷道掘进中需借助传感器、自动化技术手段实时监测巷道瓦斯浓度，当瓦斯含量超过预定阙值时立即停止施工，将瓦斯排放至浓度安全的情况后才能恢复施工作业。同时，需保持矿井的良好通风，如果围岩相对稳定、强度较大，可适当扩大巷道截面面积;如果围岩稳定性不足以支撑大尺寸巷道截面，需要设置通风系统及空气净化装置降低瓦斯浓度，以此保证巷道掘进的安全性。

三、采矿工程巷道掘进支护技术的应用

支护是保证采矿工程中开采作业安全性重要技术措施，当前我国采矿工程巷道支护技术水平有所提升，在传统的锚杆、临时性及永久性支护基础上形成了众多新技术与新型支护方式，具体如下：

（一）喷射混凝土支护技术

喷射混凝土支护技术适用于围岩较为稳定、不易发生跨落及冒顶事故的地段。当巷道掘进到达一定深度后，需要检查巷道掘进是否存在欠挖情况，对比设计图重新检查巷道截面尺寸、高度及宽度等参数，清除巷道掘进过程中产生的碎渣、浮石等。在喷射施工中，需遵循自上而下的施工原则，可以避免混凝土从基岩表面脱落。由底部向上喷射混凝土，喷射厚度自下而上逐渐降低，保持喷射厚度处于50至100mm之间。当第一次喷射的混凝土初凝后，一般为20min进行第二次喷射，采用同样的方式自下而上、厚度降低。检查实际混凝土厚度，若其总厚度达到100mm停止喷射。喷射混凝土技术可以改善巷道围岩物理学性能，增强围岩的稳定性，是一种效果较好、成本较低、操作简单的巷道掘进支护措施[3]。

（二）锚喷支护技术

锚喷支护技术适用于围岩较为稳定但节理发育、暴露面积较大的地段。该技术是对喷射混凝土技术的延伸与强化，在喷射混凝土之前首先以一定规格、强度的螺纹钢锚杆加固巷道围岩，改变巷道围岩的受力情况，抵消围岩的滑动力与剪切力，在提升围岩强度的同时喷射混凝土进行加固，可以显著提升巷道掘进支护的支撑力。

（三）超前+锚喷网支護技术

超前+锚喷网支护技术适用于围岩不稳定地段。首先以超前锚杆支撑巷道易发生跨冒的围岩，在巷道顶板轮廓线内打孔并插入锚杆，外露垂直锚杆方向焊接钢筋并悬吊固定在顶板上，超前锚杆安装就位后进行掘进。每掘进1.4至1.6m敷设一定间距的短密锚杆支护层、喷射混凝土，可以保证围岩持续稳定，切实降低巷道掘进中安全事故发生概率。

结束语

采矿工程巷道掘进及支护质量影响因素包括巷道围岩强度、地应力、巷道截面尺寸与形状。在采矿工程巷道掘进施工中需根据实际情况选择适宜的掘进工艺、重视瓦斯排放、做好定位工作、控制光面爆破施工质量。在巷道掘进支护中，根据围岩强度、节理发育、暴露面积等合理选择喷射混凝土、锚喷、超前+锚喷网支护技术，以此保证巷道掘进施工安全性。

参考文献

[1]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，{4}（07）：167-168.

[2]田斌.采矿工程巷道掘进和支护技术[J].当代化工研究，2021，{4}（12）：72-73.