采矿工程巷道掘进技术和支护技术

摘要：采用专业的开采技术与针对性的巷道防护方法是顺利完成采矿工程生产的关键，在实际工作中需根据工程的实际情况进行采掘，以维护工程现场作业人员的生命安全。就当前采矿工程中常见的巷道掘进与支护技术进行分析，首先阐述了巷道掘进与支护技术应用的重要性与影响因素，其次总结了技术应用要点，然后结合工程实例对掘进与支护技术的具体应用进行论证，旨在促进相关技术体系的完善，促进采矿行业的可持续发展。

关键词：采矿工程；巷道掘进；支护技术；应用方法

1概述

随着我国社会经济的快速发展，采矿工程行业面临的市场环境日益严峻，作为企业，要想占据一定的市场份额，提升社会信誉，则必须注重采矿过程中的细节把控，做好人、物、环境等因素的监管。作为技术人员，也需结合工程现场情况编制转向掘进与支护方案，以提高掘进支护效率，有效避免安全事故的发生。

2采矿工程巷道掘进与支护概述

采矿时，需先对掘进与支护技术进行比对，采用专业的机械设备，建立科学的工程体系，以确保采矿工作的顺利进行。在巷道掘进工作结束后，需立即进行支护，在维护煤矿巷道周边地质稳定性的同时，也可保障巷道整体结构的稳固。在实际工作中，存在较多的影响因素，主要包括巷道围岩强度因素、地质环境因素以及地应力因素。其中，围岩强度会影响巷道结构的稳定，需提前对围岩进行勘测确定强度，应用锚杆技术可提高围岩强度，加固巷道支撑效果。地质应力荷载能力也是勘测的重点，荷载关系着顶板的位移，而地质应力的增强与荷载能力的提升，可减少顶板位移。采矿工程的地质环境复杂多变，会遇到软岩、硬岩、断层或褶皱等不同问题，若盲目掘进则会增加生产风险。为此，必须对地表与地下地质情况进行勘察，采用差异性的掘进方案。此外，地应力也会对矿区开采造成影响，地应力增大，则岩体位移增加，从而引发支护设备变形。巷道掘进与支护工作影响因素与解决方法如表1所示。

3采矿工程巷道掘进与支护技术应用分析

3.1掘进技术要点

3.1.1掘进方式

在采矿工程巷道掘进时，可有效运用钻眼爆破法，配合多台钻机进行施工。在施工前，需对炮眼布设数量和掘进深度等参数进行合理设置。对于一般金属非金属矿层来说，周边地层较为坚固，可采用单向掏槽技术。但就炮眼来说，若断面较小，则应采用复合式掏槽技术；若存在软弱夹层，则需布设三个掏槽眼，而倾角必须控制在60°~90°范围内，断面较小则需布设辅助炮眼。在钻眼爆破过程中，需注意装矿环节，通常采用STB-22L型扒装机进行作业。

3.1.2瓦斯排放

采矿工程巷道掘进时需注重瓦斯气体排放的控制，对排放浓度进行监测，若浓度过高易引发中毒或爆炸事故。对于瓦斯排放需注意以下几点：第一，创造良好的空气环境，确保巷道中的空气流通；第二，定时定点测量巷道瓦斯气体浓度，为排放工作提供数据支持。

3.1.3通风防尘

根据工程情况选择相应的通风设备型号及适宜的数量，科学规划通风机安装位置。同时，需参照巷道掘进工作的实际需求设置风量与风压，在安装通风机时搭配风筒进行使用，但需注意漏风和涡流等问题。在设备投入使用前，需先对风机的性能进行测试，确保其可满足不同运行环境下的作业需求。此外，因粉尘可燃，若大量积聚则会引发爆炸等事故，所以需安装除尘系统。

3.2支护技术要点

3.2.1临时性支护

所谓临时性支护是指在巷道掘进时采用的临时性巷道支护结构。临时性支护技术的优势为操作便捷，作业周期短。在很多采矿工程中，采用临时性支护时会采用金属支架，强度更高，也可反复利用，此种支护结构也可作为永久性支护进行使用。

3.2.2永久性支护

（1）锚杆支护技术。锚杆支护包括顶板与煤帮两种结构，因性能、型号多样，支护形式也更为多样。例如，复合玻璃钢锚杆，主要材料为玻璃钢，内端头为左旋麻花结构，杆体尺寸小于26mm，多用于孔径为28~32mm的钻孔，可保证锚杆与岩层为正交，便于控制角度。在安装锚杆时，需注重锚固剂的制作与使用，控制搅拌时间，且需一次锚固彻底，中途不得中断。

（2）锚索支护。锚索支护方式的优势体现在：可充分发挥其在岩层上的作用，也便于岩层内部的支护处理。实践表明采用锚索支护方式进行处理，可提高岩层结构的稳固性，有效避免在生产后期巷道顶板离层或者是巷道顶板下沉、垮落等问题。在实际操作时，技术人员应使用专业的墩座或托盘等工具进行施工，选用性能较强的锚索设备，以确保最终的支护效果。

（3）锚、网、喷支护。所谓锚、网、喷支护，是指先综合使用锚杆、锚索、锚网形式，后对巷道均匀喷浆的支护方式。该支护方式的优点为支护结构的安全系数更高，适用性更强，可应用于所有掘进巷道类型。但是弊端也十分显著，操作工序繁杂，成本较高。因此，该支护形式多应用于地质条件复杂且施工要求较高的工程中，如井下专用回风巷、小煤柱巷道以及为整个矿井服务的开拓巷道。

4实例分析

4.1工程概况

某煤矿工程拟建8203回风顺槽巷道，巷道断面呈矩形，其规格为4000mm×2400mm（宽×高），此巷道主要作为8203工作面回采过程中的进风巷使用，设计服务年限大于1年。

4.2回风顺槽系统巷道掘出技术

该工程选用钻爆法，使用YT28型气腿式风动凿岩机进行打眼，断面爆破一次完成，设计循环进尺深度为1.8m。在工程前期，巷道采用楔形方案，四周的孔眼与设计方案中设计的轮廓线间隔距离控制在160~250mm左右。爆破使用炸药为2#煤矿许用乳化炸药，设有毫秒延时起爆网路，配合使用MFB-200型隔爆电容式起爆装置进行爆破。工程施工范围内炮孔均设置为连续性装药结构，爆破网络通过串并联方式进行处理。在装药时，为尽量使炸药接近炮孔的底部，施工单位选用雷管段别。对于水孔，设有防水套，通过此种保护方法保证炸药干燥，避免因潮湿而拒爆问题。工程炮孔布置方案如图1所示。依据非金属矿巷道锚固支护理论，对于螺纹钢树脂锚杆的各项物理参数需进行深入分析，后再进行设置，尤其是钻孔的直径、锚杆和树脂锚固剂直径，通过耦合配置确保支护结构稳定。按照规定，钻孔直径与锚杆杆体直径的差值应控制在6~10mm区间内，钻孔直径与树脂锚固剂直径的差值应控制在4~8mm区间内。该工程采用的钻孔直径为28mm，树脂锚固剂的直径为23mm，锚杆的内径为18mm，参数符合“三径”匹配要求。工程回风巷道顶部选用的锚杆为⌀18mm×2000mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，托盘则使用的是150mm×150mm×10mm铁材质，布设参数为：间距950mm，排距1000mm，一排设置的锚固数量为5根。树脂锚固剂为MSK2360，锚固力大于60kN，预紧力距大于100N•m。对于施工材料的选择，锚索选用的是⌀15.24mm×4300mm钢绞线，而托盘则选用的是300mm×300mm×10mm钢材质板，排距设置为3000mm，一排设置数量为1根，单根锚索需使用两支MSK2360树脂锚固剂，锚固力不低于150kN。巷道的顶部设置了金属防护网，选用直径为6mm的钢筋进行加固，网格为100mm×100mm，防护网规格为1100mm×2100mm（长×宽），相邻网的搭接宽度为100mm，并使用16号铅丝扭结，扭结3圈，间隔100mm则需扭结一匝。参照“敲帮问顶”法，施工单位决定使用长度大于2m的长柄设备完成找尽浮煤、悬矸工作，打眼过程中安排专人全程监测顶板状态。对工作面进行临时支护时，多优选前探梁。该工程的前探梁部位设有3根12#槽钢作为基础，单根槽钢的长度为4.0m，每根前探梁均联合使用2个方形吊环和工作面顶锚杆予以固定。方形吊环规格为400mm×200mm（宽×高）。每次放炮结束后，需移动前探梁位置，由外侧向里推移，直至工作面迎头300mm以内。后使用8根刹顶木将前探梁背紧，刹顶木的规格为2400mm×150mm×50mm（长×宽×厚），施工人员在前探梁的掩护下即可安全作业。施工时会遇到顶板结构损坏等意外情况，施工单位则视情况增加1根前探梁即可。工程支护形式如图2所示。

4.3效果分析

采用上述施工方案，在施工结束后对巷道进行监测，由监测数据可知，8203回风顺槽巷道变形均符合要求，如顶板和底板下沉的最大变形值分别为121mm、114mm，巷道两帮壁的变形值为106mm，依此可判断整体巷道较为稳定。对巷道顶板的离层角度进行分析，锚杆受力状态正常，回风顺槽巷道的顶板扰动较小，其影响可直接忽略。所以，该工程巷道掘进与支护效果良好，施工方案具有可参考性。

5结束语

综上所述，在采矿工程生产过程中，为保证巷道掘进质量和施工的安全性，应提前掌握各类掘进与支护技术的优缺点，依据工程生产环境和作业需求，经过技术评选后确定最佳方案。在施工过程中，还需建立相应的监测体系，营造良好的通风环境，减少粉尘。对于施工单位来说，应充分发挥专业设备和技术优势，准确掌握掘进与支护施工技术要点，保证采掘安全性和采掘品质。同时，也可提高矿业生产的安全性和经济效益。

作者：田明富 单位：贵州省煤矿设计研究院有限公司