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摘要 ：随着经济社会和时代的发展，我国社会各行各 业的基础建设水平也明显提高。近年来，中国各能源矿物 开采工程量持续增加，同时开采工艺也在不断创新。巷道 掘进及其支护工艺在矿业开采项目中起关键作用，不仅与 矿业开采项目的安全质量相关，而且对于矿业的综合利用 和后期开发产生深远影响。因此，有必要对当前采矿工程 的巷道掘进和支护工艺进行分析，并探讨采矿工程巷道挖 掘技术和支护方法的应用。
关键词 ：采矿工程,巷道掘进,支护技术
中国地域广阔，自然资源丰富，蕴藏了大量宝贵的矿产品，为中国社会主义现代化建设和人民日常生活提供了 重要支持。近年来，随着中国社会的持续进步，矿业开采 事业发展的条件逐渐改善。在进行具体的采矿工程挖掘作 业时，需要合理地进行地下巷道的开挖工作，并借助现代 施工方法和先进工艺，逐步构建合理的巷道空间，并在此 基础上进行严密的支护工作。这样才能确保矿业开采活动 中巷道的稳定通畅，为后续矿山物资的挖掘和运输提供帮 助。因此，为了顺利完成矿业开发任务，必须正确应用支 护工艺，在采矿过程中精确掌握巷道掘进工序，根据实际 操作情况确保采矿工程的正确实施。
1 采矿工程巷道掘进和支护技术的应用意义
当前，各行业已经开始注重技术的创新应用，以不断提升专业技术水平。这是保证行业全面发展的基本保障， 也是提升行业技术水平、促进国家经济发展的基石。采矿 行业作为重点发展行业之一，随着掘进和支护技术水平的 不断提升以及一些全新手段在实际施工中的应用，为采矿 施工带来了全新的发展机遇。
对于目前的实际采矿巷道掘进和支护工作，可以总结 为以下几个方面。首先，机械化程度较高。相比传统施工 技术，现在大部分施工作业都依赖相关施工设备和机械支 持，需要人工操作的内容逐渐减少。例如，挖掘设备和支 护使用的吊起设备等。其次，采用了较多现代化技术。如 计算机等技术已经应用于施工中，包括自动化控制系统和 监控系统等。此外，具备较强的整体化体系。无论是掘进 施工还是支护施工，都从整体出发，考虑各环节需要完善的内容，这是当前非常重要的施工任务，也是保障施工顺 利进行的基础。
在实际的矿产开发过程中，为确保巷道掘进和支护技 术合理应用，需要有规划地进行巷道掘进工作。此外，在 挖掘过程中，为了保障后续矿物运输工作的顺利推进，还 需先进行巷道空间保障工作，并更进一步确保现场员工的 生命安全。为达到这一目的，需要运用先进的支护工艺。 这种工艺既可以用于巷道的掘进实施，也可以适用于支护 工艺。其目的是为了方便后续矿井运输机进行高效采矿作 业，从而确保采矿工作持续平稳有效进行，并同时减少潜 在的安全事故风险。
由于地下条件恶劣且地质复杂多变，巷道可能会出 现软岩等情况。若挖掘这些软岩， 可能会导致巷道坍塌和 损伤。因此，需要运用锚杆支撑的保护工艺，提高巷道内 部的安全性。同时，在挖掘过程中，通过运用更先进且符 合现场地形地势的科学技术，可以达到更高的挖掘品质 和效果。
2 采矿工程巷道掘进与支护施工影响因素分析
2.1 围岩强度
巷道的稳定性与围岩质量密切相关。为了有效地支撑 和保护巷道，必须进行调查，并根据围岩强度选择正确的 支护工艺。当围岩强度能够通过锚杆支撑得到改善时，就 需要加强防护和支持力。在围岩勘查过程中，应重点关注 地质物理应力的影响，并加以认识和分析。承载力和顶板 位移之间存在着密切关联，增强支撑特性后，在地质应力 增大的情况下，可以减小顶板位移，起到一定的防护和支 持作用。因此，在采矿巷道挖掘工程建设中，必须注意支 护围岩的强度，以进一步提高支护巷道的作业效率和挖掘 的稳定性。
2.2 地应力
地应力对采矿工程建设存在着很大的安全危害。主要 表现为岩体位移、支撑体变形或失效、层压松等问题，甚 至可能导致岩石破碎和工程结构塌陷。为了有效处理这个 问题，并确保采矿工程的顺利进行，必须全面合理地选择 工艺措施，并对施工区域进行支护结构。同时，还需要有效处理采空区面积管理，以促进采掘施工的安全实施。例 如，对顶板岩层进行保护管理，在当前的工作面保护支撑 方式中已经得到广泛应用，而顶板管理则是作业层保护和 采空区面积管理的有机组合。
2.3 断面尺寸和形状
在矿山巷道的掘进过程中，优化调整和保护支撑围岩 的位置非常重要，这可能导致断面上产生不均匀的应力分 布。为了合理分散应力，必须严格控制巷道断面的形状和 规格。
2.4 施工工艺
在我国的矿井巷道挖掘工作中，由于机械设备的质 量和性能不佳，导致施工工艺技术水平较低。例如，单机 锚索钻机是综掘机的重要支撑设备之一，但仍需要人工 完成锚索的装配工作，这对挖掘施工的效果产生了很大 影响。因此，为了提高巷道掘进速度，第一步是增加保护 作业和掘进作业之间的连续性。此外， 在矿井巷道掘进过 程中， 要设定较短的掘进设备维修期限， 而机械设备的频 繁故障和维护也会影响施工的持续性，从而降低掘进施 工的速度。
3 采矿工程巷道支护施工常用技术
3.1 锚杆支护
可以采用锚索方法进行巷道永久支护。为了提高施工 效率，需要进行锚索柱体的抗拉和抗剪计量和研究工作， 以确保锚索的使用符合要求。同时，根据巷道类型和支护 条件，根据相关设计方法设定最佳的锚索宽度、张拉锚杆 的排距等参数。此外，为了防止托板下沉导致安全事故发 生，可以增加托板的厚度， 提高其抗变形能力。另外， 在实 施过程中，还应及时通过主动监测技术检测可能出现的锚 索技术问题，并采取适当措施加以修正，提高锚索的支护 效果。
3.2 矿用型钢支护
目前，常见的矿用支撑型钢主要分为“工”字型钢板 和“U”型钢。通常情况下，矿石的形状为长卵形甚至半圆 形，因此在巷道断面中，需要使用具有良好弹性且能够抗 剪、抗压和抗拉的矿用支撑钢型。由于“工”字型钢板和 “U”型钢在这方面都具有较好的特性，因此得到了广泛应 用。在矿井巷道掘进工作中，由于工作较为繁杂，矿用支 撑型钢也需要具备高度的特性，能够承受在井下巷道掘进 工作过程中产生的横向负载和竖向拉力。此外， 在使用后， 支架必须具备相应的承载能力，可以承受倾斜和纵向力两 个方向上的力。截面阻抗矩影响着高架直径的综合参数， 因此需要对其承载能力与最大截面抵抗矩之间的比值进行科学分析，以确保两个参数相近，并增加支撑架的使用 能力。
3.3 混凝土支护
水泥支撑技术是使用喷射水泥制作混凝土支护，并与 锚杆支护一起使用，可以有效改善围岩的稳定效果。在使 用水泥支撑技术时，需要注意以下几个方面。首先，要合 理选择混凝土喷射设备。选择合适的混凝土喷射设备直接 关系到支护效率和工程质量，因此设计人员需要进行全面 的论证和研究，正确设计针对巷道结构。其次，在施工过 程中严格按照相关程序进行操作，即在掘进后根据工程设 计布置临时锚索，然后喷涂一层薄水泥，在满足设计要求 后设置锚索，以确保所有细部处理完善。同时，采用向锚 网喷洒水泥的方法，可以提高金属网的质量，增强混凝土 支护能力。
3.4 可缩性支架
支架的最大负载能力受支架是否发生塑性变形的影 响。然而，在实际应用中，实际负载能力是指可膨胀支架 在收缩过程中承受的负荷能力，受到矿井巷道下工作环 境、工作状态和结构连接等因素的影响。通常情况下，由 于矿井巷道的实际负载能力与最大负载能力差距不大，为 了保持最佳的工作状态，需要对最大值进行计算，并确保 实际负载能力与最大值之间的差异较小，以使支架达到最 佳的工作状态， 为正常开采工作创造便利条件。
3.5 预制钢筋混凝土支护
预制的钢筋混凝土支架支护质量较高，同时成本也较 低，但其弹性较差。在巷道支护中，常使用吊环型前探支 撑，设计时应考虑以下因素以保证质量。首先，选择最合 适的高度和布置宽度，在巷道内安装三根吊杆前探支架。 其次， 为提高定位效果， 在安装时需进行良好的密封处理， 以确保稳固牢靠。
4 采矿工程巷道掘进施工要点与完善措施
4.1 掘进施工要点
目前，大断面连续挖掘和综合机械化挖掘是矿井掘进 过程中常见的方法。在具体作业过程中，挖掘人员必须严 格按照要求，并根据采矿工程地质结构的要求正确选择挖 掘方式，以确保采矿工程巷道的顺利完成。大断面连续挖 掘是利用相关机械设备和适当的运输工具快速挖掘大断面 巷道的方法。综合机械化挖掘则是由多种机械设备组成的 综合挖掘系统， 包括掘进机、除尘设备和供电系统等， 并根 据巷道挖掘要求选择合适的掘进机型号。掘锚结合挖掘是 在采掘机械和基础型挖掘机械的基础上有效配合挖掘和锚 固作业， 以优化挖掘和锚固过程， 全面提高挖掘质量。
4.1.1 地质勘探
为了防止地质条件和地质结构对采矿巷道挖掘工程造 成干扰，必须高度重视地质结构的勘察工作，以提高地质 结构勘察的效果和产品质量。当前对地质勘探方法的分析 表明，存在一些缺陷。因此，在进行现场勘察检测作业之 前，应采用三维地震组合勘察方法，通过该方法进行综合 勘察分析，以确定后期掘进作业的有效性，并为下一次作 业的实施提供强有力的保证。
4.1.2 通风防尘
由于矿山属于原料工程，在实际的工作过程中会产生 大量的灰尘，对相关人员的健康和自然环境造成危害。因 此，通风防尘是矿山掘进工作中的一个重要环节。首先， 通风防尘工作的实施要求相关人员对风力发电机的型式、 数量等进行合理选定，特别是根据巷道内掘进时对风量和 风压的要求，确定风力发电机的型式和位置，并设计相应 的风筒，使通风设备发挥相应的功能。同时，在投入使用 前应先测试风力发电机的性能，一方面是为了防止渗漏、 涡流等问题的出现，另一方面则是确保通风系统能够顺利 运行，并满足各种环境对通风系统的要求。其次，及时制 定各类风险事故的应对预案，在通风系统实际工作流程中 及时进行风速测试工作， 以确保风速满足相应需求。最后， 结合应用先进的除尘系统和合理的除尘方法，减少灰尘对 掘进工作带来的危害。
4.1.3 光面爆破
光面爆破是采矿工程中常见的一种掘进方式，若想 达到预期的掘进效果，则必须严格把握光爆炸破碎技术 的基本要领。其中涉及三种技术 ：光预裂面爆破法、修 边法和等值线法。在实际的施工过程中， 无论采用上述任 何一种方式， 都需要提高精确度和可靠性， 并正确布置炮 眼，准确掌握药量和开挖爆破时机， 以推动光面挖掘和爆 破效果的提高，为下一个阶段的采掘作业顺利展开奠定 良好的基础。
4.2 完善施工措施
4.2.1 科学选择掘进方式
在采矿工程巷道的挖掘过程中，选择正确的挖掘方法 非常重要。一般来说，可以采用掘锚集群化形式或大面积 挖掘形式。此外，在特定条件下，还可以采用综合机械化 挖掘形式。每种挖掘方法都适用于不同的条件，并具有一 定的实用性，因此应根据实际情况进行选择。掘锚集群化 方式是一种新的挖掘方法，在采矿机械的历史上得到了一 定的发展。它可以在具体的挖掘过程中提高挖掘质量，实现对挖掘工作的锚固。综合机械化挖掘方法需要使用大量 的机械设备，如转载钻机、复合单体锚杆钻机、掘进机械 和设备施工等。它将这些机械组合成一个完整的工作体 系，并根据采矿工程巷道挖掘的实际需求选择合适的掘进 机械类型。大断面连续挖掘方法主要利用各种机械设备来 完成大断面巷道的挖掘工作。在实际操作中需要注意提高 挖掘效率， 同时采取间断施工的方式。
4.2.2 及时准确排放瓦斯
在矿山巷道掘进作业过程中，必须注意排放瓦斯。瓦 斯会对整个挖掘作业过程产生直接的危害，与整体采掘施 工的安全密切相关。因此，必须实施科学严格的管理，以 避免发生重大的安全生产事故。在开展矿山巷道掘进作业 时，必须保持较好的通风性能，并及时排出掘进工作面上 的瓦斯保护气体。同时，还必须遵守国家相关规范的要求。 必须对瓦斯排放的含量进行检测， 并进行有效的监测工作， 及时发现问题。瓦斯排放含量应限制在一定范围内，以防 止其达到最大威胁值。如果瓦斯含量过高超过规定范围， 应立即停止作业，待瓦斯完全释放后方可重新开始挖掘作 业，以避免高浓度瓦斯对挖掘工地造成严重的安全事故。
4.2.3 科学实施掘进定位
在采矿工程巷道挖掘的应用实践中，必须通过炮眼来 完成定向任务，并根据现场的实际情况进行确定。如果是 金属矿地层的挖掘，应采用单向掏槽方法来提高牢固度。 当挖掘施工达到一定深度时，如果炮眼很深，则应根据实 际情况具体分析，按照现场状况来完成定向任务。在炮眼 断面较小的情况下，可以采用复合式掏槽方法来进行挖掘 施工。如果在挖掘过程中遇到软弱地基，应先安装三个掏 槽眼， 使其角度限制在 60度至 90度之间， 以有效解决地基 下陷问题。如果是软弱矿层体积较小，可以使用辅助炮眼 来实现科学定位。
5 结语
近年来，我国技术水平的提高促进了矿物开发领域的 繁荣。许多先进的科学技术为矿物开发工作提供了更大的 支持，我国的矿物开发技术也获得了进一步的提高。矿业 开发公司及其施工人员必须更积极地运用当前的矿业掘 进与支护基础技术，在确保安全的同时为矿山开发公司创 造更大的利润， 推动我国社会主义现代化事业的发展。
(作者单位 ：山东东山王楼煤矿有限公司)
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