采矿工程巷道掘进和支护技术的应用

李帅帅

山西方山金晖瑞隆煤业有限公司 山西吕梁 033103

1 采矿工程巷道掘进和支护技术中的影响因素

1.1 巷道围岩强度因素

巷道的稳定性与围岩强度息息相关，为了可以形成对巷道的良好支护和支撑，需要经过勘察并结合围岩强度进行支护技术的合理采用。如果围岩强度可以在锚杆支撑下，实现了自身强度的提高，那么可以进一步加大保护支撑力。围岩勘察的过程中，主要针对地质应力的承载能力进行了解和分析。承载能力的高低与顶板位移的大小有着直接关系，承载性能强，当地质应力增加的情况下，会降低顶板位移的大小，发挥相应的保护和支撑效应[1]。所以，采矿项目中的巷道掘进施工中，需要关注围岩强度提高支护有效性和掘进安全性。

1.2 地应力因素

煤炭采矿工程中，地应力是具有较大安全影响的。其表现在会增加岩体位移、支撑物变形失效、煤层压松等方面，甚至还会造成岩层断裂、工程坍塌。为了有效解决这一隐患，确保采矿工程的顺利进行，具体的巷道掘进与支护时，务必全面有效的采取技术方案对作业面形成支撑体系，与此同时，科学处理采空区，以促进采矿作业的安全进行。例如，对顶板岩层进行支撑控制，这一方式在当前的工作面保护支撑中较为常见，顶板管理支护技术即工作面支撑与采空区处理的有机结合。

1.3 巷道断面尺寸及形状因素

采矿作业的巷道掘进中，巷道围岩应力的优化和保护支撑是必不可少的，这就会造成断面出现应力不均的现象，为了可以使应力得到分散，应当在实际过程中严格控制巷道断面的形状和尺寸。

1.4 巷道掘进施工工艺

在我国煤矿巷道掘进工作中，由于设备的质量和性能较差，造成了施工工艺水平较低。比如单机锚杆钻机是我国综掘机配套的支护设备，仍需要人工进行锚杆的安装，极大地限制了掘进施工的效率。因此，想要实现巷道掘进速度的提升，首要就是提高支护作业与掘进作业之间的连续程度[2]。另外，煤矿巷道掘进工程中，设置了较短的掘进设备维修期，而设备的频繁故障和维修也就影响了施工的连续性，从而减缓了掘进施工的进度。

2 采矿工程巷道支护技术的应用

2.1 锚索支护技术

矿山掘进施工过程中，面对复杂地质情况，一般都采用软岩的巷道支护技术。软岩这一岩石结构，具有较强变形性和较差稳定性，松脆或风化的几率很高，在掘进施工中如果遭遇软岩情况，那么巷道需要采取必要且有效的支护措施。国际层面对于巷道支护的研究中，提出过许多方法，然而却无法满足高应力状况下软岩巷道支护的需求，现阶段国内运用的锚索支护技术，能够较好的对围岩进行控制，增强围岩的安全可靠性，得到了广泛应用和推广。

2.2 锚杆支护和锚注支护技术

针对软岩这一在掘进施工中常见的围岩类型，为了解决巷道支护的问题，可以利用具有较高强度的锚杆支护方式，通过对锚杆增设应力，提升围岩的承载性能，通过加强锚端头以及进行全锚固定，会避免围岩发生形变，从而实现有效的支护。锚杆支护方式在经济性方面有着比较好的优势，能够依据围岩形变的实际情况采取相应的支护强度，有利于降低掘进成本。但是，由于高应力的制约，锚杆支护也具有缺陷和不足[3]。锚杆支护方式运用中，并不是全部支护都主动的，根据支护体的安全顺序可以将锚杆支护划分成两种，被动支护以及主动支护。锚注支护方式利用注浆措施来提升围岩自身的荷载能力，有效增强围岩对外界影响的支撑力，同时避免围岩遭受水侵害。

2.3 U型钢支护技术

掘进过程中的巷道受高应力影响发生变形，通过加装金属支架抵抗高应力的影响，U 型钢技术要求金属支架具有很强的伸缩性，随时抵抗高应力的影响，充分发挥支护作用，在围岩发生变形后可以起到很好的支护作用，但无法围岩变形前提前支护。

2.4 掘进支护关键技术分析

2.4.1 设备选择

在复杂地质条件下，为了保证开采工作的安全高效进行，技术人员要加强支护技术研究，确定选择普通掘进机和综掘机的临界点，以煤矿开采作用中的掘进设备为标准，确定矿井巷道的长度。一般而言，煤矿掘进工作长度小于 300m 时，需要使用普通掘进机，而煤矿掘进工作长度大于 300m 时，需要使用综掘机。因此，在选择综掘机的过程中，需充分考虑综掘机的相关因素，如架构设计、生产效率、岩层强度等，保证所选设备满足巷道工作面的要求。

2.4.2 临时支护技术的选择

在选择临时支护技术的过程中，需要保障支护技术的安全性，其主要原因是综掘机作业过程中会使用液压系统。为了实现液压系统运行的安全性和稳定性，需合理选择临时支护技术。同时，根据相关经验，应用设备自身液压锁的临时性支护技术是一种理想的方式，能够为掘进工作的有效开展提供保障。

2.5 软岩回采巷道支护问题的解决方法

锚杆支护最核心的作用就是防止施工区域围岩发生形变或裂纹，还能够对破碎离层进行一定的控制。通过运用锚杆的支护技术能够使锚杆支护区内的围岩最大程度的保持完整，并且能够更加的稳定，使用锚杆支护技术还能够有效的对地质应力载荷进行分散。锚杆支护技术在对软岩回采巷道进行作业时，第一是要强化喷层或者支护网的刚度支撑，对一些相对薄弱的部位实施锚梁支护增加操作，从而最大程度上的提高围岩的韧性，并且使巷道破碎区在纵向延伸上能够突破原本的上限，使其限制达到最大化。

3 结语

为了确保采矿工程的巷道施工安全，控制工程施工质量，以及巷道长期稳定性，工程过程中要根据巷道的实际情况和围岩特性科学的进行巷道掘进，严格按照要求进行施工，并且做好掘进支护工作，保障采矿工程施工的安全稳定性，从而提高巷道掘进的效率和质量。