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采矿工程中巷道掘进和支护技术研究
摘要:在采矿工程施工中,有计划地对矿山巷道进行地下挖掘及采取有针对性支护技术,可保护需开采矿层,更利于形成巷道空间,以此为基础开展支护工作,保障采矿工程巷道的稳定性。基于此,本文针对采矿工程中巷道掘进和支护技术进行探讨分析,以供参考。
关键词:采矿工程;巷道掘进;支护技术
引言:巷道掘进与支护是采矿作业中的基本工作。巷道掘进应兼顾效率和安全,尤其是在岩层裂隙发育、地下水位较高等复杂特殊的地质条件下,必须坚持做到先支护后掘进,将安全摆在首要位置,切实保障井下作业人员的安全,这是提升采矿企业经济效益的有效举措。在新技术、新设备的支持下,巷道掘进与支护技术体系已较为成熟。巷道掘进包括爆破掘进、机械掘进。巷道支护包括锚杆支护、支架支护等。每种技术的操作方法和适用条件都不同,采矿人员应根据现场情况合理选择,加强现场技术控制,确保采矿作业的顺利开展[1]。
1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[2]。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。
2采矿工程中的巷道掘进方法
2.1综合机械化掘进方式。巷道的挖掘也是采矿企业工作中进行的重要任务,其最被普遍采用的方法就是综合工业机械化挖掘手段,而这种方法在实施过程中还必须利用各种手段的辅助,一般包括焊接采掘机、锚杆机和悬臂式挖掘机等。其中,悬臂型挖掘法相比于其他的方法来说存在着很大的技术缺陷,主要表现为成本的支出比例太高和在进行工作后工作时限的过长二个主要方面,所以,被矿产企业所采用的频次也比较少。但是尽管这样,但这种手段却有它本身的技术优势,适应性很强,尤其适合于在各种类型的大断面的施工进行。
2.2掘锚一体化掘进。掘锚的一体化方法由于它本身就具有一定优势,而且能够很好地提高煤炭企业的生产效率,所以,常常被用于减少作业时间,节省开支。该方法在实施挖掘工作时,主要是采用了锚杆和巷道支护技术,并辅之以掘进等施工手段,能够很好地提高国家矿产企业的实力和地位,从而大大提高了利用矿产资源的效益。
2.3钻眼爆破掘进。以机械设备为主的巷道掘进,是利用钻头等破碎矿层,使用带式输送机将小块矿石运出。但是在掘进过程中如果遇到坚硬岩石,利用钻头则无法进行破碎,或是需要花费较长时间破碎,导致巷道掘进受阻。在这种情况下,就需要利用钻眼爆破技术。其操作方法是在掘进设备不能快速掘进的情况下,使用小直径的金刚钻头,在坚硬岩石上钻出一个炮眼,将适量的炸药填充到炮眼中。若岩石体积较大,可连续设置多个炮眼,在保证现场安全的情况下顺序起爆。成功爆破后,原本整体岩层裂开,对于小块矿石可直接清理、运输,剩余的大块岩石也能够使用掘进设备轻易破碎。该方法可作为机械掘进困难情况下的一种辅助手段,炮孔直径、跑孔间距、装药量等都是影响爆破效果的直接因素,需要技术人员根据现场情况具体确定[3]。
3巷道锚杆支护技术分析
3.1混凝土支护技术。所谓的混凝土支护主要就是指通过混凝土喷射来形成混凝土结构支架,之后结合锚杆进行支护施工。此种支护技术具有较好的支护效果,可以对围岩进行有效固定,能够避免岩石发生脱落。此种支护方式所用设备的设置对于支护质量、效率具有直接影响,一定要保证混凝土喷射设备设置距离的合适性。施工人员一定要严格遵照施工流程实施支护作业,完成巷道掘进后先要设置临时性支护,之后进行混凝土喷射,保证支护的稳定性。
3.2矿用支护型钢。在巷道断面中应用矿用支护型钢进行支护,能够大大提升巷道掘进的安全性,能够增强周边围岩稳定性。此种支护方式具有非常好的抗压性能和柔韧性,所以能够应用在多种不同类型地质条件。对于金属矿地下隧道实施掘进以及支护时,利用矿用支护型钢可以保证支护体有效承载矿石的负载力以及推力。在完成矿用支护型钢的应用之后对于负载具体值、顺着截面具体抵抗数据情况进行分析,能够保证理论值和实际值相匹配,从而能够提升整个支护型钢的应用性能[4]。
3.3临时性支护。在巷道掘进过程中容易产生顶板垮落以及片帮等问题,为了确保巷道掘进的安全性需要通过超前支护的方式来保证施工过程稳定性,要对支护方案进行优化升级。第一,可以在掘进机截割位置设置主架以及顶梁架,可以通过液压方式对其提供动力和控制。为了保证支护有效性,要在顶梁架对于网片和钢带间距进行必要调整,同时利用支护设备所具有的磁铁对其实施固定。在施工过程中可以推动临时支护装置主架和顶梁架液压控制器,使得主架和顶梁架逐渐张开,按照顶板各个位置的倾斜角度展开到相应的角度以及位置;第二,支护主架在上升过程中要对主架以及顶梁架液压控制器实施调整,保证顶梁架中心线和巷道中心线相重合,从而提升钢带和网片与顶板连接有效性;第三,完成上述操作之后要施加顶板锚杆,完成顶板锚杆施工后要将主架下降到最低位置,之后将主架与顶梁架进行合并,直到顶梁架折叠到掘进机后将操作阀打到掘进机位置,确保掘进机可以正常运行。
3.4采取动态监测技术。在支护过程中容易产生这样那样的问题,即使在施工之前进行了充分准备,例如工作人员对于支护情况实施了较为科学的规划分析,但是在具体应用过程中还是面临着围岩比较软等方面的问题。一旦产生上述问题,虽然通过传统方式能够及时解决,但是很难杜绝后续此种问题的产生,并不利于采矿工程高效实施。而通过现代化动态监测技术则可以更加便利地进行问题监测,在支护操作时利用对锚杆监测能够第一时间发现可能存在的问题,同时利用更加精准的方式来对其实施定位,这样就能够从根本上清除掉存在问题的锚杆,从而提升整个工程的安全性[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。
参考文献
[1]李元元.采矿工程巷道掘进和支护应用分析[J].建筑技术开发,2019,46(14):113-114.
[2]张立武.采矿工程巷道掘进和支护技术的应用[J].山东工业技术,2019(12):64.
[3]杨亚帆.采矿工程巷道掘进和支护分析[J].山东工业技术,2018(20):77.
[4]乔木.采矿工程巷道掘进及支护技术的应用探究[J].中国金属通报,2018(05):52+54.
[5]胡国宏.采矿工程巷道掘进及支护技术的应用探究[J].中国石油和化工标准与质量,2018,38(10):134-136.