矿开采技术与掘进支护技术探析

李明杰

（平顶山天安煤业股份有限公司十矿，河南 平顶山 467000）

我国幅员辽阔，地大物博，内含的资源储备量十分可观，然而，矿产资源的生长周期过长，即使储存量十分丰富，伴随着我国经济社会的飞速增长，如果不能合理的进行规划与使用，那么早晚也会有掏空待尽的一天。在当今社会，就矿产资源的使用情况来说，历经我国工业的大规模发展后，我国境内的露天矿产可开采量已经所剩不多[1]。于是，开采者便将目光聚焦到了矿的开采上。而地下矿产资源的开采过程，较之露天开采难度上有很大的增加。这主要是由于：矿开采中需要面对复杂的地质以及水文条件。并且，由于一系列的影响因素，矿在开采的过程之中，还需要面对众多安全的突发情况。相比露天矿产资源开采，其不仅开采难度大幅度提升，在安全系数上也大幅度的下降。面临这样的现状，传统的开采技术已经表现出了极大的不适应性，这警示我们需要在传统的开采技术之上进行创新与改革。随着一系列的技术革命，大量的新工艺、新设备、新技术已然面世。掘进支护技术作为一项全新的矿开采技术，在充分控制风险性的同时表现出了前所未有的高效，是我们改进矿开采技术的重点所在，值得深入探讨[2]。

1 矿开采技术分析

随着时代的发展和科学技术的进步，我国矿开采技术不断更新与进步，一些矿开采先进的技术也到了推广和应用，本文旨在深入研究开采技术，探讨先进技术的应用价值。

1.1 综采技术

在我国的矿产资源开采业之中，纳入使用的开采技术众多。其中：综采技术是其重要组成部分。综采技术的全称叫做综合机械类开采技术。顾名思义，这项技术就是指：在具体的操作环节中，以机械设备的运行为基础而运作。综采技术在众多的矿开采技术之中拥有简洁高效的优势，得益于此，综采技术才能够保持长期稳固的地位。矿产综采技术优势特点鲜明，可以提高矿产开采的安全性，避免矿产开采中安全风险、安全事故频繁发生；简化矿产开采工艺流程，加快矿产开采的速度；矿产开采中不需要投入大量的人力，具有人员少以及高效率的特点。矿产综采技术应用中也有一定的不足之处，机械化设备较重，应用范围受到限制，主要用到顶板坚硬、矿层稳固的矿区；机械化设备采购成本较高，使用中要求开采人员要具有较高的机械操作水平。然而，事实上，这项技术也同样存在使用弊端。这主要表现在它的环境适应范围限制性之上。如前文所说，综采技术是以机械设备的使用为基础支撑，因此，在以此项技术进行矿开采时，需要提前对开采环境进行测试。相对来说在质地坚硬的矿区中，综采技术的发挥效益最大。反之，如果矿区不够坚硬，或者是矿层松散，都很容易产生各种突发性危险。

1.2 普采技术

与大规模使用器械的综采技术相对应的，还有大量应用人力的普采技术。自然，在当今这个时代，全部依靠人力的操作已经少之又少。普采技术，虽然说是要大量依赖人工，但其中也涉及有一定的简单设备使用。与综采技术相比，普采技术的工作效率相对比较低，不过由于缺少大批的设备的投入，其使用成本也保持在比较低的水准。

这样的开采技术更适合于在矿体密集地区进行小规模的开采，这一方面是由于普采技术对于矿区地质的挑剔性很低、适应性较强；另一方面也是由于大部分采矿企业在进行预算的时候，并不会针对开采层面进行专门估计；再有就是大规模的人工进行环节，可以充分保障开采质量，提升经济效益。但是，在使用朴彩技术时也需要注意安全问题。据统计数据来看，近几年由于应用普采技术而导致的突发性事故数量众多，这对矿开采业中普采技术的使用前景形成了一定的阻碍。

1.3 炮采技术

除却综采技术与普采技术，炮采技术是矿开采工作中另一种比较常见的使用技术，它也叫做炮掘技术，其工作原理是：利用爆破带来的冲击力进行矿区的开拓，其应用场域主要集中在巷道地形。有关炮采技术的应用，有以下三个固定环节组成，它们分别是：爆破、装矸以及运矸。炮采技术在众多的矿开采技术中之所以能够得到开采者的长期青睐，是由于其具有成本低、普遍适应性强的特点。它对环境的要求不是很高，在很多矿产资源开采区域都可以得以使用。炮采技术也存在不足之处，矿产开采安全系数不高，开采事故发生率较高，不利于提高采矿的整体效率；需要大量的炮眼，才能最大化缩短爆破时间，爆破结束之后，巷道岩壁才能具有较高的平直度，如果炮眼达不到要求的数量，矿产开采安全以及质量也会受到较大的影响。但是，虽然炮采技术在我国的矿开采业中应用时长并不算短，甚至于经验层面也可称之为丰富，但是，实施爆破依旧具有很强的风险性。这就要求实施者必须要具备丰富的实践经验与专业过硬的技术水准，否则很容易造成意外伤害。这种伤害不仅会带来财产和利润上的损失，更有可能导致大规模危害人身安全的情况出现。

1.4 地下深矿开采技术

矿地下深层开采比较困难，开采的环境也比较恶劣，容易遇到各种突发情况，在对采矿工作的开展具有较大的考验。

在对地下深矿进行开采时，首先要做的是要将矿井的各种巷道进行记录，记录后对各种巷道的科学性和合理性进行探讨，这样才能保证矿工在地下的安全性，防止意外情况发生后，能够获得良好的救助通道。另外，还要了解地下深矿矿井的通风问题和压力问题，防止意外情况发生后，矿工能够获取良好的通风。在进行深矿开采的过程中，发现矿层和岩石层有矸石时，需要采取合理的方式将矸石击碎，然后将击碎的材料进行地下深矿的回填，这样既降低了事故发生的可能性，也降低了深矿开发的成本[3]。

1.5 机械化开采技术

当进行地下深矿开采的过程中，可能会遇到岩石层或者矿产层较厚的时候，需要借助机械的力量，开展高效率的矿开采工作。在机械化开采时，首先要将足够长的长臂安装在开采区，然后对相应的矿层进行松动，在松动的过程中，必然会从顶上落下矿块，这样就需要对从顶上落下的矿块进行粉碎，运输到地上[4]。综上，在利用机械开矿的时候，要根据不同矿层的深度进行实际考察，采用合适的机械方法进行开采。

2 矿掘进支护技术

世界上每年都会发生许多次矿难，在矿开采的过程中有些意外无法避免，因为一些地方的地质条件比较复杂，存在各种安全性隐患，需要安全工作人员进行仔细的排查。在进行安全工作管理的过程中，首先要做的是开凿各种各样的巷道，这些巷道不仅可以运输矿工和机械设备，一旦发生意外，这些巷道能够保证通风条件和运输救援人员。随着技术的改进，我国的矿掘进技术也在不断的发展，现在在煤矿中应用最多的是锚杆支护技术。

这个技术可以增强岩层的受力面和强度，从而可以减少因为掘进过程中发生的坍塌事故。为了提高安全管理工作和安全技术，最大限度的减少坍塌事故，对掘进支护技术的研究是十分必要的。

2.1 矿内巷道高效掘进技术

首先，要合理选用机械设备。在矿开采掘进的过程中，首先，要根据地质条件和巷道的长度等实际情况选择规格合适的机械设备，防止因为机械设备的不合理导致意外情况的发生。在掘进时候，还要根据掘进的实际情况，选择性能合理的机械设备。根据我国目前的掘进技术发展状况，掘进机能够在保证安全的前提下，高效率的挖掘巷道，但是根据巷道的长度和矿层的硬度，合理的选择掘进机，因为掘进机型号不同性能也不同[5]。

在矿开采工作中，巷道是我们需要长期面对的普遍地形之一。巷道对于通风、排水、运输等各个环节都会发挥重要作用。因此，我们需要对矿开采工程进行妥善规划。除此以外，矿的开采量与掘进回采有着强大的关联性，而这一切环节，都无法脱离先进的掘进支护技术的支撑。就我国目前在矿巷道高效掘进技术的探索历程看来，其在实际中的实用性表现是不容小觑的。目前，在我国，这项技术的使用主要通过两种方式实现：第一种是综合机械化掘进技术，顾名思义，这项技术的使用，依旧需要大量的机械进行支撑。在具体的运作过程中，由于其装载机液压系统的结构比较简单，稳定性也较强，在加之以加油装置的加持，使综合机械化掘进技术具有较强的稳定性，在面对突发情况的表现十分优异，安全性良好；另外，掘锚机组掘锚一体化掘进技术，也是矿巷道内高效掘进技术的重要组成部分之一。这项技术是新时代矿开采在技术创新方面的成就与表现，首先它放弃了传统技术在设备需求上的悬臂式掘进机和连续采矿机，转而使用了可以同时满足多项能效的一体化机械设备。这样的机械更新与变革，使得其在技术水准上得到了质的飞跃。但掘锚机组掘锚设备购置成本较高，一般企业很难在资金上提供支持。

2.2 喷浆支护技术与锚杆支护技术

喷浆支护技术也是掘进支护技术的重要组成部分之一。它的工作原理是：通过压缩空气形成动力向上喷射水泥砂浆作为基础的支护层。这种技术的安全性相对较高，但是有利必有弊。

相对于高效的采矿巷道高效掘进技术，喷浆支护技术应用范围比较受限。这种技术在使用的过程之中，对于矿区稳定性具有较高的要求。另外，在上文我们已经提及：地下矿产资源的开采工作中，对于巷道的规划是所有工作中的重中之重。那么，在支护环节对于其形成稳定支护，无疑就也是一项关键性的重要环节。

为了深化对于这一环节的先行性工作，锚杆支护技术已经被广泛的采用到矿区工作之中。锚杆支护的技术优点就是稳定性强且密度足够大，能够最大限度上保证安全。并且，与其他安全性高的技术相较，其在掘进效率上也并不落后。由是，锚杆支护技术如今才能够作为一项关键技术而得到广泛的认可与频繁地使用。

2.3 U型钢支护技术

矿开采的过程中是十分危险的，历史上和过去发生的矿难数不胜数，在开采的过程中，最常见遇到的紧急情况是矿层破裂，从而引起灾难性坍塌事件[6]。

为了避矿层坍塌，保证采矿过程中安全性，安全性工作一定要科学合理。因此，为了避免坍塌事故的发生，最常用的颁发是在矿下进行U型钢支护，防止矿层断裂，避免坍塌现象的发生。

2.4 坡顶支护技术

在掘进支护过程中，为了更好地发挥其效果，可以采取坡顶法。在开采掘进的过程中，如果发生岩层断裂，可以运用掘进机冲击，从而顶板围岩能够适当的保存。另外，还可以利用抛网的方式进行支护工作。

2.5 后退卧底支护技术

在开矿掘进的过程中，有时候会产生下移的情况，为了保障在采矿过程的安全性，一旦发生下移应该快速采取后退卧底支护技术，用后退卧底的方式马上进行支护。

在支护的过程中，要判断断层是否有力的支撑点，断层是否坚固，上下是否超过2.5米以上，再采用后退卧底的方式进行支护，这样可以能够最大限度的保证矿层和巷道的稳固性。

2.6 矿开采技术的其他注意事项

矿在开采的过程中会遇到各种各样的情况，有些情况的发生可以依靠科学的防护措施避免，有些意外情况因为地质条件比较复杂的原因无法避免。在开采的过程中，人员的素质、使用的设备等情况都是不一样的，因此应该结合实际情况，采用的合适的机械设备，在采矿的过程中还要注意各种突发情况的发生，注意各种防护细节，加强开采过程中的安全管理工作，在保证效率的同时也要兼顾安全各项工作的落实。

综上，随着科学技术的进步，矿开采的技术设备也在不断的升级，但是技术在提升的过程中，矿安全工作和防护也要跟上。随着我国工业的进步，市场上各种矿企业采用了各种新技术促进生产效率的提高，并且也在生产实践中不断探索新的生产技术，这些新技术一方面可以提高矿开采的安全管理水平，提高矿开采的安全性，防止各种事故的发生，另一方面，新技术的广泛应用可以节省人力成本，提高工作效率，为我国的能源安全和能源保证提供坚实的技术保障。