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摘要 ：本文简述了矿井开采的特点，并论述了矿井开 采技术应用的要点， 进一步探讨了矿井掘进支护技术的应 用要点。研究得出，矿井开采具有通风量大、风险多、自 然条件复杂的特点， 开采技术人员应在合理规划矿井开采 方案的同时，配备设计矿井掘进支护技术，重点把握矿井 掘进支护技术的应用要点， 以确保矿井开采作业安全快速 推进。
关键词 ：矿井开采,掘进支护,瓦斯
在采矿工作面条件日趋复杂、矿层赋存结构日益多 样、矿层厚度多变、矿层硬度增加的情况下，对矿井开采 与掘进支护技术的应用提出了更高要求。与此同时，矿井 开采作业面周边工作条件也变得更加复杂，需要技术人员 系统规划掘进巷道和支护方法。因此，对矿井开采与掘进 支护技术的要点进行深入研究非常重要。
1 矿井开采的特点
1.1 通风量大
矿井开采是地下作业，地面空气流入地下并经过各个 作业场所时极易混入矿尘、有害气体，空气成分很容易发 生变化。此外， 地热作用、水分蒸发、工人散热和机械散热 等因素会使井下空间的温度和湿度显著升高。为了避免不 良气候环境， 矿井开采过程需要保持较大的通风量。
1.2 风险点多
在矿井开采过程中存在许多风险点。例如，矿井开采 容易产生矿尘和瓦斯，当矿尘和瓦斯浓度达到一定程度 时，会发生爆炸导致人员伤亡和财产损失，还可能导致井 下作业人员的肺部受损。同时，在矿井开采过程中，稍有 不慎就会发生火灾，扰乱采矿开采作业布局，造成大范围 的采矿资源损失。
1.3 自然条件复杂
矿井地下开采作业环境非常复杂。在矿山压力的作用 下，顶板很容易坍塌， 存在顶板事故的隐患。同时， 在矿井 开采过程中，地面水和地下水很容易通过各种渠道涌入矿 井。当矿井涌水超过矿井的正常排水能力时，或者矿井采 掘不当挖透岩溶水、老塘积水时，会引发水害，影响矿井 开采工作的顺利进行。
2 矿井开采技术应用要点
2.1 顶板精准定向预裂爆破钻孔要点
在矿井开采过程中，技术人员应该首先确保锚索提前 加固，并根据工作面推进的方向对工作面轨道顺槽进行爆 破预裂切缝操作，以形成切顶泄压的预裂切缝线。为了完 成这项操作， 一般会使用专用的矿井切顶预裂爆破钻机。
第一步，准备工具后，技术人员可以按照设计要求， 在矿井巷道的中线为基准，沿着采矿侧巷道顶板进行钻孔 位置的标注，相邻钻孔之间的距离要保持一定的一致性， 并将钻孔布置在一条直线上。布置完钻孔后，技术人员可 以根据事先设计好的三维空间钻机钻臂和水平面角度进 行钻机位置的调整。一般来说，调整后的钻机位置需要与 钻孔表面形成 90°的夹角。
第二步，调整好钻机后，技术人员可以使用直径合适 的专用钻头，按照事先设计好的三维空间钻机钻臂和水平 面角度，在标准巷道顶板的位置上准确地进行钻孔，以获 得一条平直的钻孔。在钻机移动前，技术人员需要确保钻 臂机构和推进机构处于规定的运行状态，并且周围没有任 何干扰物。在工作面范围内，技术人员可以调整防倾倒用 千斤顶的位置，控制行走速度，调整履带的涨紧机构，使 钻臂的左右旋转角度小于 180°, 并保持专车两支腿的离 地高度相同。启动电动机之前，技术人员应该检查主泵的 运转方向是否正确，观察电机和主油泵外壳上的标记，并 严格按照标记的方向启动电动机，并根据规范要求调整液 压凿岩冲击工作压力、回转工作压力、推进机构最大压力、 钻臂工作压力和行走机构工作压力，以避免顶板局部冒落 或片帮下落等问题。当钻机到位后，技术人员可以将钻车 行走安全阀设置为零，并将木板垫在支腿的位置上。调平 后，技术人员可以沿着平行方向控制钻车的中心和巷道的 中线， 进行平行钻孔操作。
第三步，钻孔完成后，根据顶板精准定向预裂切缝的 要求，技术人员可以选择单孔爆破或者多孔联孔爆破，根 据事先设计好的爆破参数进行爆破作业。在爆破作业期 间，技术人员可以利用特殊连接件连接一定长度的聚能 管，打开聚能管扣盖，检查装药地点周围风流中的瓦斯浓 度以及预裂切缝孔内的瓦斯浓度。当瓦斯浓度小于设计要求时，技术人员可以剪开乳化炸药的一端，将乳化炸药装 入注药枪。装填好乳化炸药后，技术人员可以通过井下压 风管向注药枪内输入空气。然后，借助注药枪将炸药注入 聚能管， 确保聚能管内充满足够的炸药量。
第四步，安装聚能管炸药和雷管时，技术人员应将圆 形定位块和方形定位块分别安装在聚能管接口位置和孔 口聚能管上方。然后将孔底连接件插入聚能管底部，并将 一定数量的炸药和发雷管绑扎到孔底连接件上。完成加强 药的安装后，技术人员可以开始填充聚能管，确保聚能管 两端的槽口相互对应，聚能管盖面朝向矿井采空区方向， 并与切缝孔保持一致。安装完聚能管后，技术人员可以使 用爆破泥浆来封堵炮孔。
第五步，在进行爆破前，技术人员应指派专人设立放 炮地点的警戒线，覆盖直线距离和拐弯巷道，直到爆破后 联络员确认安全为止。同时，在作业地点，技术人员应停 止工作面机械操作，并设置必要的防设备，以防止爆破引 发崩坏或破坏管线设施。在此基础上，技术人员可以给每 个炮孔编号，并使用钻孔自动成像仪在孔道内逐一探测成 像，了解预裂缝孔内扩展的信息，评估闭合临界距离和支 架全面垮落的距离，为优化支架设置提供依据。随后，技 术人员可以检查一定范围内的风流中瓦斯浓度和局部积 聚情况， 在瓦斯和炭尘浓度均低于设计要求后， 撤离人员， 远距离控制进行放炮。放炮后等待一段时间，直到工作面 的炮烟散去，才能进行下一步作业。在井下放炮时，必须 遵循三人连锁放炮制度，由放炮员持警戒牌，瓦斯检查员 持放炮牌，班组长持命令牌，放炮器和钥匙则由放炮员和 瓦斯检查员保管。在做好放炮准备之后，放炮员将警戒牌 交给班组长，班组长确认顶板、通风和支架调整符合放炮 要求后，指派专人警戒并设置拉绳标识，组织人员撤离。 确认无误后，班组长将命令牌交给瓦斯检查员，瓦斯检查 员会检查放炮现场一定范围内的瓦斯浓度和煤尘浓度，确 认无误后将放炮牌交还给放炮员，然后放炮员连接放炮母 线和联接线，发出放炮信号，等待 5 秒后进行放炮。放炮 后，确认巷道中的风流中瓦斯浓度小于规定限值，由上述 人员进入放炮地点逐一检查通风、顶板、残存炮药、瓦斯 和其他异常情况， 及时处理确保后续作业顺利开展。
2.2 综合机械化采矿开采
综合机械化采矿开采前，技术人员应准备回柱绞车、 割机、喷雾装置、电控设备、回柱绞车变频调速系统、内注 式液压支柱、导向轮等设备。其中回柱绞车则借助减速器、 开式齿轮传动， 为割机提供牵引动力 ;割机的切割部底部、 顶部由切链在同一时刻旋转切割掏空顶槽、底槽，促使炭 层自然垮落 ;喷雾装置位于割机尾部、采空区方向，由高压胶管与静压水系统连接而成，高压胶管经辅助钢丝绳固 定，同步喷雾，降低期间炭尘 ;电控设备包括真空馈电开 关与机械化开采面动力电源总开关、变频器、真空磁力启 动器、信号照明综保，负责控制机械化采矿开采作业面动 力电源，太纵横割机牵引速度 ;回柱绞车变频调速系统由 开启按钮、制动单元、变频器、制动电阻组成， 可以依据设 计规范控制回柱绞车绳速 ;内注式液压支柱的液压油回柱 期间可以形成封闭式活柱内腔，减少泵站、管路系统设置 量 ;导向轮选择直径一定的定滑轮装置，牵引割机方向与 电缆、喷雾管路方向。
一般沿着采矿运输巷道距离设计界线向外一定距离位 置(倾斜方向)，技术人员可以挖掘一定长度的小眼，随后 朝向往界线方向开挖一定长度顺槽，最后沿着倾向方向开 掘小眼与上层运输巷道贯通，贯通倾向方向与上部运输巷 道后，技术人员可以后退到最初开挖的小眼，向外部掘进 顺槽， 形成若干下出口。在最初开挖小眼、顺槽之间， 技术 人员可以开挖贯通上运输巷道，形成超前眼，并在最初开 挖小眼通道口位置放置设备，调节设备位置，校对设备方 向，为推采提供依据。根据矿井长时间对周期来压观测数 值，结合顶底板特征，技术人员可以规划工作面回采不支 护距离、向外推采后停止作业距离以及宽度。
推采进入尾声后，技术人员可以进入最初开挖小眼， 继续向上挖掘至贯通上运输巷道，延续工作面小眼获得新 的工作面。在新的工作面，技术人员可以从里侧向外侧进 行回采。根据矿井长期对周期来压观测经验数值，结合顶 板、底板特征分析论证，技术人员可以确定工作面回采补 支护距离、顶板管理方法以及最大控顶距离、留设宽度。
3 矿井掘进支护技术应用要点
3.1 恒阻大变形锚索支护加固要点
根据设计参数，恒阻大变形锚索支护需要技术人员选 择切缝一侧，沿着巷道走向，添加W钢带与恒阻锚索，提 高整体掘进支护安全性。具体操作过程中如下。
第一步，技术人员应依据中线、腰线，对巷道断面规 格进行检查，及时发现并处理与作业规程要求存在较大偏 差的巷道断面。在确定巷道断面规格与作业规程要求相符 后，技术人员可以敲帮问顶， 全面、细心核查顶帮围岩安全 性，寻找并去除活动，确定片帮、顶板均无安全风险后，技 术人员可以准确锁定锚索位置， 并放出准确的锚索眼方向。 一般锚索眼位置偏差应小于等于 100mm，锚索眼方向误差 应小于等于 ±2°。
第二步， 在确定锚索眼后， 技术人员可以准备钻具(钻 机、手镐、钻杆、吹管、铁锨、风水管等)，将钻机与风水管路相连接，临近巷道一侧整齐摆放，确保全部工具、材 料均可正常发挥作用。确定全部工具均可以满足锚索眼打 设要求后，技术人员可以准确调整锚索机，由点眼工协助 锚杆钻具支设，促使钻头与眼窝准确对应、顶紧。随后点 眼工撤出到锚杆机操作工后补，观察锚杆机操作工缓慢开 动钻具钻进过程，确定钻进距离达到40mm±10mm 后，加 大风量钻进到设计深度，打设锚索眼至设计深度时减小风 量，钻机维持低速运转， 以一个较为平缓的速度退出钻杆， 将风水管路关闭，关停钻具。关停钻具后，更换恒阻器安 装孔专用导向扩孔钻头，沿着锚索钻孔导向，对钻孔表面 直径、深度进行扩展。完成基于恒阻器安装孔的扩展后， 以逐条安装的方式，将锚固剂安装到扩展后锚索眼内，并 利用长度、直径一定的钢绞线将锚固剂轻轻顶入锚索孔底 部。钢绞线安装完毕后，技术人员可以开动锚索钻机，带 动锚索边旋转边推进，搅拌时间达到设计要求后停止，并 等待2.5min±0.5min 后撤除钻机， 充分搅拌锚固剂， 完成 锚索锚固。
第三步，完成锚索锚固后，技术人员可以进行矿井顶 部钢筋网与W钢带安装。安装W钢带后，技术人员可以进 行锚索托盘、恒阻器与锁具安装，安装锁具后，技术人员 可以依据设计方案借助锚索张拉机施加预紧力，并清除现 场无利用价值工具、材料。在恒阻锚索两侧，技术人员可 以支设高度超出恒阻锚索外露长度的木板梁，规避工作面 开采期间端头支架破坏横阻锚索。
3.2 液压支柱支护
在锚索超前支护的基础上，技术人员应注重液压支柱 支护。每切割一刀即在端头支架后推移液压支柱，并配套 架设铰接顶梁和单体柱。液压支柱与配套工具设置完毕 后，依据前期规划方案， 铺设钢筋网， 并配套设置伸缩式护 帮挡矸架。对于留巷起始位置，需要技术人员适当增加支 柱密度。在巷道内出现构造后，技术人员可以根据构造性 质进行支护参数的调整， 以确保支护结构安全、稳定有效。
具体操作时，技术人员可以以矿井掘进工作面支架 后方为对象， 在后方综合设置伸缩式护帮挡矸架、钢筋网 和单体液压支柱，阻挡周期来压期间顶板垮落岩石冲入 巷道内部。其中， 伸缩式护帮挡矸架的布置间距与单体液 压支柱相符，需要与单体液压支柱处于同一条直线上交 错布置。
液压支柱支设前，技术人员应了解单体液压支柱的性 能、技术特性、使用方法与构造。在入矿井前， 要进行地面 压力试验和高压性能试验、低压性能试验，请严格禁止不 合格的液压三用阀进入矿井。对于第一次使用(或修理后 第一次使用) 的液压支柱，技术人员应完全排除液压缸内的空气，反复注入液体，并借助注液枪内乳化液冲净液压 三用阀注液嘴的污物，以避免漏气倒柱问题。提升液压支 柱时，技术人员可以将注液枪口对准液压三用阀，完全冲 洗注液嘴，然后将注液枪的锁紧套翻到液压三用阀上方， 使注液枪和液压三用阀锁固为一个整体。确认注液枪和液 压三用阀锁固后，技术人员应面向工作面推进方向(卸载 阀朝向工作面推进方向)，在液压三用阀和两深槽处于同 一水平面的情况下， 开动操作手柄提升液压支柱。
在矿井掘进开采进入尾声后，技术人员可以根据矿压 情况判断沿空侧巷道的稳定性。一旦沿空侧巷道稳定，立 即撤除巷帮挡矸立柱和巷道内的单体柱，并维护巷帮局部 垮落片帮区域。在撤出液压支柱时，技术人员应提前查看 注液嘴前方，确保注液嘴前方没有人员存在，并将卸载把 手旋转 90°。
3.3 点柱支护掘进小眼
对于采矿工作面正向开挖掘进小眼，技术人员可以在 控制小眼宽度一定情况下， 选择木支护点柱支护方式。
首先，在工作面顶板控制范围内，技术人员应当严格 而密实地连接顶部，以规避顶板和底板失去控制的情况。 同样，技术人员还应对炮道顶板冒落高度进行控制，确保 工作面内顶板不会脱离。
其次，技术人员可以根据直线处理工作面支柱，以控 制支柱的偏差、间距和排距均小于设计限值。在确定支柱 材质符合要求后，按照作业规程进行支柱戴帽操作，避免 出现支柱顶部秃头或者重复戴帽的问题。支柱见实底后， 技术人员可以寻找掏柱窝和麻面，以控制支柱迎山角在规 范要求的范围内。
最后，技术人员可以在确定开采矿壁向外一定范围内 支护完整且人行道高度、宽度符合要求的情况下，沿着与 开采矿壁平齐的方向牢固搭设关门柱，确保工作面具有一 排超前支护柱，植株的位置、间距和排距偏差都符合作业 规程， 且顶板破碎位置的植株都是完整有效的。
4 结语
综上所述，矿井开采需要通过地面向地下开掘一系列 的井巷，生产过程具有通风量大、风险点多、自然条件复 杂的特点。在矿井开采技术应用时，技术人员应根据地下 作业环境特点，合理应用矿井开采机械工具，合理布置矿 井掘进期间的支护方案，及时、充足地通风，以确保矿井 掘进过程的安全有序进行，并使矿井支护工具能够有效发 挥作用， 为矿井生产效益的有序增长提供保障。
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