采矿工程巷道掘进和支护技术的应用分析论文

　　摘要：当前随着我国社会的不断发展，对矿山资源的需求也与日俱增，煤矿作为重要的能源，经常需要深入到地下环境中进行开采，而巷道掘进作为煤炭开采过程中的关键步骤，存在极大的危险性，必须要对支护技术进行合理的应用，才能切实保证巷道的顺利掘进，同时也使得作业人员的人身安全得到保障。本文以此为出发点，围绕采矿工程巷道掘进进行了深入的探究，并就支护技术的应用展开分析，希望能够为煤矿开采工作提供一定的参考价值。

 

　　关键词：采矿工程；巷道掘进；支护技术

 

　　而随着科技的不断发展，采矿技术也越发的成熟，对深层矿资源而言，只有通过巷道掘进的方式，才能实现矿山的有效开采，而支护技术在这一过程中，则起到非常重要的安全防护作用，合理对支护技术进行应用，以保障采矿过程的安全性，一直以来就是煤矿采矿工程的一项重要工作，因此就采矿工程巷道掘进和支护技术的应用进行探讨与分析，是非常有必要的，这对推动矿山开采的顺利进行，保障开采过程的安全性而言，有着非常重要的意义。

 

 

　　所谓巷道掘进简单来讲就是指通过有计划的掘进作业，来构建一个相对稳定的巷道空间，不仅可用于人员进出，同时还可用于煤矿的开采与运输作业。随着煤矿采矿工作的持续进行，表层矿资源几乎已经被开采殆尽，要想对更深层次矿资源进行开采，离不开巷道掘进作业。但巷道掘进具备较高的复杂性，不仅涉及到的工序较多，同时由于地下的作业环境，还存在较多的因素对掘进过程形成影响，如地质因素、水文因素等，因此就巷道掘进而言，必须要制定科学的掘进计划，保证掘进工作顺利进行的同时，还要采取合理的支护措施来保障巷道空间的稳定性。

 

 

　　目前采矿工程巷道掘进主要有三种方式，分别掘锚一体化掘进、大断面连续采掘、综合机械化掘进三种分方式，三种方式技术原理有所不同，具体施工要点也有一定的差别。掘锚一体化掘进是根据采矿机和掘进机的原理而衍生出来的一种新型掘进工艺，能协调掘进与锚固之间的关系，提高掘进的效率，在采矿工程巷道掘进中的应用极为广泛。大断面连续采掘的方式指的是利用专门掘进设备连续对断面进行采掘的一种方式，受限于掘进环境，只有在特定的地势环境中才有良好的应用效果。综合机械化掘进指的是对掘进机、运输机、除尘设备等进行综合利用，构成掘进体系进行巷道掘进作业，虽然具体操作比较复杂，但是其掘进效率与效果比较高。采矿单位在进行巷道掘进的过程当中，应当根据实际情况，选择合适的掘进技术，特别是针对地质条件复杂的地区，更是要对具体掘进方式和内容进行全面系统的考虑，进而才能保证巷道掘进作业的顺利进行。

 

 

　　2.1围岩强度因素

 

　　巷道掘进的安全性与围岩强度有着非常密切的联系，只有稳定的围岩环境，才能保证巷道掘进过程的安全性，进而保证相关作业人员的人身安全。在正式进行巷道掘进之前，必须要对围岩进行全面的勘测，以明确围岩的具体情况，以此为基础制定出科学的巷道掘进方案，保证巷道掘进工作的顺利进行。若是围岩强度不足，在掘进的过程中，围岩就有可能无法承受荷载而发生塌方的事故，造成堵塞巷道，给采矿作业人员的人身安全带来极大的威胁。因此巷道掘进过程中，一定要明确地质应力的荷载能力，以确保其具备较强的支撑效果。对于强度不足的围岩，可使用锚杆技术来提高围岩强度，进而保证巷道掘进的稳定性和安全性。

 

　　2.2地质环境因素

 

　　地质环境因素是影响采矿工程巷道掘进的重要因素，我国地大物博，许多矿藏地区的地质环境非常脆弱，特别是地下环境存在极大的客观性，若是在开采的过程中，存在着岩体变硬、地下水、断层等复杂的地质条件，不仅会给巷道掘进和支护工作增加极大的难度，同时还会引起水患、瓦斯泄漏等问题，给采矿作业人员的人身安全带来极大的威胁，影响到掘进作业的正常进行。因此在进行巷道掘进以及支护工作的时候，必须要对地质环境因素进行全面的分析，特别是地质条件复杂的地区，更要结合实际情况，因地制宜采取更为科学的掘进方式。

 

　　2.3地应力因素

 

　　地应力指的是因地质活动等原因而产生的内应力效应，对采矿工程而言，地应力一般是指矿山内部所存在的压力，通常会造成岩体位移、煤层压松等相关问题，严重的时候还会引起矿山的坍塌等事故。在巷道掘进的过程中，由于巷道内部被采空，而使得其受到地应力因素影响尤为明显，为避免因此而引起相关问题的出现，在进行巷道掘进与支护的过程当中，必须要做好作业面的保护以及支撑工作，特别是采空区域，更要进行妥善的处理，以促使巷道掘进的安全性得到有效的提升。当前巷道掘进中，通常采用对顶板岩层进行控制的方式，来对作业面进行保护

 

 

　　3.1地质勘察工作

 

　　巷道掘进作为采矿工程的一项重要步骤，只有在保证巷道自身稳定性的基础上，才能进一步保证煤矿的顺利开采与运输。在采矿工程中，为避免地质环境因素对巷道掘进的效率、效果以及安全性带来不利的影响，在正式进行巷道掘进工作之前，必须要通过开展全面的地质勘察工作，以明确矿藏地区的地质构造情况，明确煤矿资源的分布情况，为后续的巷道掘进作业以及煤矿的开采作业的顺利展开打下基础。具体地质勘察作业的展开需要结合现场的实际情况，选择合理的勘察技术，以确保勘察目标的实现，同时也使得地质勘察的效率得到保证。实际勘察中，可利用三维地震综合勘探技术，来对地质构造情况的勘测，能够获取准确的地质构造数据，为后期巷道掘进以及支护作业的展开提供可靠的依据。

 

　　3.2通风防尘作业

 

　　通风防尘作业是采矿工程巷道掘进过程中一项基础内容，同时又是巷道掘进作业的重要前提，巷道掘进作业离不开通风防尘工作的有力支持，因此必须要保证通风防尘作业的效率与质量。实际进行巷道掘进的过程中，由于各项作业活动的原因，巷道空气会有大量灰尘粉末飘浮，同时由于煤矿资源的特殊性，空气中还会有一定量瓦斯等有害气体的夹杂，若是无法及时将对这些气体进行排放，那么其必然会对作业人员的人身安全形成一定的威胁。因此在巷道掘进过程中，必须要借助通风防尘作业来及时将灰尘和有害气体进行排除，同时引入新的空气，营造良好的空气环境。巷道掘进过程中，必须要对通风防尘作业进行落实，其一般包括自然通风系统和设备通风系统，其中设备通风系统在安装的时候，需要综合考虑巷道对风量、风压等参数的需求，继而再确定设备的数量和具体安装位置，以保证良好通风防尘效果的实现，尽可能的将巷道空气中的有害气体和灰尘排出巷道，保证良好的空气环境。通风设备在投入使用之前，必须要进行全面的测试工作，以确保其相关参数满足巷道通风防尘的标准要求，为巷道掘进作业的进行提供基本的保障。

 

　　3.3瓦斯排放控制

 

　　巷道掘进过程中，除了要保证高效率的掘进以外，还要重视掘进过程的安全问题。众所周知，瓦斯是一种易燃易爆的气体，广泛存在于矿井等环境中，巷道掘进过程中也会有一定量瓦斯气体的存在，为避免因瓦斯浓度过大而引起安全事故的发生，在巷道掘进的过程中，必须要重视瓦斯的监测和排放工作。相关作业人员应当提高安全意识，将瓦斯的监测与排放工作落实到位，一方面要在巷道内设置瓦斯浓度监测仪器，以实现对瓦斯浓度的时刻监测，掌握其浓度变化情况，进而采取针对性的措施进行应对。另一方面则要保证通风系统的良好运转，促使其能够及时将巷道内的瓦斯气体及时排出去，以避免对巷道内作业人员的人身安全带来威胁。技术类型使用条件和使用范围都存在较大的差别，在实际的巷道掘进中，岩层硬度不同，所采用的掘进技术也不同，相关施工工艺和工序也有差别，因此相关人员必须要根据前期勘探的结果，明确具体的岩层信息，继而以这些信息为依据，选择合适的掘进技术进行掘进作业，才能取得预期的掘进效果。若是岩层硬度过大而使得掘进工作难以有效进行，可选择钻眼爆破的方式来进行掘进，具体操作为相关人员在岩层合适的位置钻眼打孔，并根据需要埋入适当的炸药，在经过通风后引爆炸药，实现掘进的目的。若是岩层硬度较小，那么就需要做好掘进过程中的支护措施，避免因岩层承载力不足而引起塌方的问题，在进行爆破操作的时候，还要对爆破的炸药用量和爆破时间进行合理的控制，以保证达到预期的爆破效果，避免给巷道掘进带来负面的影响。

 

 

 

　　巷道掘进工作是在地下创造一个通道空间，以便于相关人员的进出和采矿作业的进行，巷道支护作为维护巷道稳定性的重要技术措施，此时就显得非常重要，只有做好支护工作，才能保证巷道掘进过程的稳定与安全。但是由于地下水的活动、岩层变化等情况的存在，使得地下环境情况比较复杂，在掘进的过程中也无法对相关要素进行及时掌握与分析，使得巷道掘进的安全性受到了极大的影响，也给作业人员的人身安全形成了极大的威胁，因此合理对支护技术进行应用是非常有必要的。但实际上由于支护技术类型比较多，所应用的条件也有所不同，在实际对支护技术进行应用的时候，应当根据地形特点、岩层变化情况等进行充分的调查与分析，继而以此为依据制定合理的巷道支护方案，并按照要求进行支护作业，进而才能保证支护技术的有效性，确保整个巷道的稳定性与安全性。

 

　　4.1预制钢筋混凝土支架技术

 

　　预制钢筋混凝土支架技术指的是利用预先制作好的钢筋混凝土构件，在巷道内装配成为支架以起到支护作用的一种技术。这种支护技术有着强度高、承载能力强的优势，通常单个支架能承受200T的荷载，并且在支护的过程中不会轻易产生变形，也正是因为如此，这一技术在煤矿巷道支护中有着非常广泛的应用，但同时预制钢筋混凝土支架技术在应用中也面临着自重大、伸缩性差的缺点。对矿山巷道支护而言，应用最为普遍的形式就是吊环型前探梁，主要是在前期临时支护措施的协助下，在巷道中将三根吊挂前探支架，根据设计好的长度和间距进行平行布置，并使得每根支架都能与吊环进行固定和匹配，形成一个支架支护系统。固定点应当确保不少于两个，同时还要对相关加固措施进行落实，以确保固定的质量。

 

　　4.2锚杆支护技术

 

　　软岩是巷道掘进施工中较为普遍的一种围岩类型，但同时其也对巷道的稳定性有一定的不利影响，为切实保证巷道掘进工作的顺利进行，针对软岩巷道支护，一定要选择具备较高防护效果的支护方式。锚杆支护又被称之为锚杆支架支护，是一种具备高强度特征的支护方式，在实际的应用中，将锚杆打入到预先钻好的孔中，利用其杆身应力的增加，实现对围岩承载能力的增强，同时通过对锚杆端头、全锚的固定处理，促使围岩与稳定岩体结合在一起，以起到支护的作用。锚杆支护在实际的使用过程中有着支护效果好，施工便捷的优势，同时还具备较高的灵活性，根据围岩变形情况的不同，可以对支护的强度进行调整，这对节约支护成本而言，有着非常重要的作用。但锚杆支护技术在使用过程中也存在一定的不足之处，其无法对围岩进行封闭，不能阻挡围岩的风化以及岩石的剥落等问题，这些问题的存在也使得锚杆支护技术在巷道掘进支护中，存在较大的局限性，难以实现全部的支护作用，但是其可以在安全顺序的要求下，对其被动支护与主动支护作用进行灵活的利用，以保证巷道掘进的安全性。

 

　　4.3全螺纹锚杆支护技术

 

　　全螺纹锚杆支护技术也是巷道掘进中常用的一种支护技术，其与普通锚杆技术的区别在于二次螺纹的加工，使得全螺纹锚杆杆身均匀性比较强，每个位置的强度都相同，不会有相对薄弱截面的存在，而这一特点也有效避免了在巷道支护中，因侧应力过大而导致断裂和其他问题的出现。对巷道支护而言，支护技术的稳定性是最为重要的，全螺纹锚杆支护技术不仅有着极强的支护稳定性，同时还可以根据巷道的具体情况，进行截取应用，表现出较强的是适应性，适用于各种巷道环境的支护作业。此外，全螺纹锚杆技术还和普通锚杆一样，有着成本低廉的优势，能有效节约巷道掘进过程中的支护成本。

 

　　4.4混凝土支护技术

 

　　混凝土支护技术指的是利用高压喷射设备，将混凝土喷射到巷道围岩表面，以强化围岩稳定性，起到支护作用的一种技术。混凝土支护技术通常与锚杆支护技术相互结合进行应用，一方面对锚杆支护技术所存在的缺陷进行弥补，强化支护的效果，另一方面则将裂隙、分割的岩体相互连结起来，有效的避免了岩体侧滑、位移等问题的发生，增强围岩的稳定性。混凝土支护技术在巷道支护中进行应用的时候，应当从以下两点入手：首先，向围岩喷射混凝土的时候，应当参考巷道构造布置情况，进行充分的分析与论证，同时选择合适的设备进行作业，这将直接关系到混凝土支护的效果和效率。其次，混凝土支护应当严格按照相关步骤来进行操作，巷道掘进过程中，应当先对临时锚杆进行设计，继而进行混凝土喷射操作，待其达到设计标准规范后，再对锚杆进行设置，以强化巷道支护效果。最后，对于金属网的强度要进行强化，以提升混凝土支护的效果。

 

　　4.5 U型钢支架技术

 

　　U型钢支架技术属于一种被动支护技术，主要是利用了U型钢的良好的力学性能，在巷道支护中，由于U型钢抗压强度和抗拉强度都比较高，同时还有较强的韧性，能有效对巷道的高应力挤压作用进行分散，避免了巷道进一步变形问题的发生。U型钢支架在壁后被填充密实后，受力比较均匀，加上其U型钢自身良好的力学性能，使得这一技术表现出较强的支撑能力，针对松软矿层巷道和深层复杂巷道有着良好的支护效果。但U型钢支架技术存在较强的被动性，无法在围岩发生变形之前对变形情况进行预防，使得其支护作用的实现存在一定的局限性。U型钢支架技术的实际应用，需要根据巷道掘进的实际情况，选择合适型号的U型钢，并对其棚距和结构形式进行科学的确定，在具体施工中也要根据相关标准的要求进行作业，只有这样才能保证U型钢支架技术应有支护作用的实现，保证巷道掘进过程的安全性。

 

 

　　5.1选择性能良好的掘进设备

 

　　掘进设备对巷道掘进工作而言，起到非常重要的决定性作用，若是设备的性能无法满足巷道的掘进要求，不仅会使得掘进的效率和效果受到影响，同时还有引起意外情况的发生，使得预期的掘进目标难以实现。因此就巷道掘进而言，必须要选择性能良好的设备，并结合具体的掘进方案进行掘进作业，进而才能达到预期的掘进目标。

 

　　5.2采用动态监测技术

 

　　巷道掘进和支护技术在实际的应用过程中，会存在很多因素对其形成不利的影响，而这些因素往往又难以进行预测，只能采取事后处理的方式来进行应对，存在一定的被动性。若是采用动态监测技术，则可以在相关设备的支持下，对巷道掘进和支护过程进行监测，以及时发现其中的问题所在，进而采取措施进行有效的解决，使得巷道掘进和支护的安全性得到有效的提升。

 

　　5.3做好巷道支护管理

 

　　管理工作在巷道支护中发挥着非常重要的作用，不论是在哪一阶段，都要将巷道支护管理落实到位。详细来讲，在支护之前，要做好巷道环境的全面勘测工作，明确与支护工作相关的数据。在支护的过程中，要合理选择支护的技术工艺，并根据技术标准来将具体措施落实到位。支护完成之后，则要对支护的效果进行观测与记录，一旦出现支护不到位的问题，则要及时进行补救。

 

 

　　综上所述，矿山作为我国重要的资源，在为社会提供能源方面发挥着非常重要的作用，在采矿工程中合理对巷道掘进和支护技术进行应用，能有效提高巷道掘进的效率和效果，保证巷道的安全性和稳定性。实际巷道掘进与支护过程中，应当根据实际情况，对具体巷道掘进和支护措施进行落实，为采矿工作的顺利进行打下基础。