李永林

（內(nèi)蒙古平莊能源股份有限公司風(fēng)水溝煤礦，內(nèi)蒙古 赤峰 024076）

傳統(tǒng)方式下，我國(guó)的礦山開(kāi)采均采用粗放式開(kāi)采方式，礦山的開(kāi)采技術(shù)比較落后，使得礦山的開(kāi)采效率和開(kāi)采施工安全均難以有效保障。我國(guó)是礦產(chǎn)資源大國(guó)，礦產(chǎn)資源非常豐富，工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展離不開(kāi)礦山開(kāi)采，同時(shí)隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)礦產(chǎn)資源的使用需求日益增加，使得礦山開(kāi)采掘進(jìn)施工的地質(zhì)條件更加復(fù)雜，對(duì)礦山開(kāi)采掘進(jìn)技術(shù)提出了更高的要求。為此，礦山開(kāi)采掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。將礦山開(kāi)采掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)有效應(yīng)用到復(fù)雜地質(zhì)條件下礦山掘進(jìn)施工中，能夠有效降低開(kāi)采安全風(fēng)險(xiǎn)，確保開(kāi)采人員的人身安全，是確保復(fù)雜地質(zhì)條件下礦企高效、穩(wěn)定、安全開(kāi)采的關(guān)鍵技術(shù)，礦企應(yīng)該加強(qiáng)復(fù)雜地質(zhì)條件下礦山開(kāi)采掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的重視度。

1 礦山掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用意義

通常情況下，礦山開(kāi)采作業(yè)是在地下的，開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中受到的自然因素等不確定因素較多，尤其是礦井內(nèi)巷道的通風(fēng)和排水性比較差，使得隱藏的安全隱患較多，開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中的的危險(xiǎn)系數(shù)極高，極易產(chǎn)后安全事故，威脅礦企和開(kāi)采作業(yè)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，嚴(yán)重阻礙正常的開(kāi)采進(jìn)度。我國(guó)作為能源使用大國(guó)，礦產(chǎn)資源在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中扮演著至關(guān)重要的角色，和人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)，安全問(wèn)題一直以來(lái)都是礦產(chǎn)資源開(kāi)采企業(yè)、國(guó)家相關(guān)部門(mén)關(guān)注的重點(diǎn)[1]。為此，為了維護(hù)好開(kāi)采人員的生命財(cái)產(chǎn)安全和礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，確保礦山開(kāi)采作業(yè)安全、順利開(kāi)展，礦企應(yīng)該加強(qiáng)開(kāi)采施工人員的培訓(xùn)力度，幫助施工人員增強(qiáng)安全意識(shí)，規(guī)范自身施工行為，同時(shí)，礦企自身也應(yīng)該加強(qiáng)安全保障措施，嚴(yán)格把控礦井內(nèi)巷道的通風(fēng)性能、排水性能以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，不斷創(chuàng)新發(fā)展先進(jìn)的礦山掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)，重視開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)管理，最大程度的降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 在復(fù)雜地質(zhì)條件下開(kāi)展礦山掘進(jìn)工作面臨的困境

2.1 巷道前掘后修的工作量較大

眾所周知，礦山開(kāi)采是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，開(kāi)采地質(zhì)條件復(fù)雜多變，并且開(kāi)采環(huán)境特別惡劣。在實(shí)際的礦山開(kāi)采過(guò)程中，礦層與其頂?shù)装宓刭|(zhì)中的土質(zhì)層比較松軟，尤其是復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行巷道掘進(jìn)作業(yè)時(shí)很容易造成巷道頂?shù)装灏l(fā)生一定程度的收縮，從而導(dǎo)致巷道發(fā)生變形，嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)生破碎，進(jìn)而嚴(yán)重阻礙巷道的整體掘進(jìn)進(jìn)度[2]。針對(duì)這種情況，通常礦企通過(guò)在掘進(jìn)施工后進(jìn)行修補(bǔ)處理的方式進(jìn)行相關(guān)作業(yè)，以確保礦山掘進(jìn)工作的順利進(jìn)行，但是該方法具有增大巷道掘進(jìn)作業(yè)的工作量的缺點(diǎn)，在實(shí)際的礦山開(kāi)采過(guò)程中有一定的局限性。

2.2 礦層地質(zhì)結(jié)構(gòu)受到破壞

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展越來(lái)越依賴于礦產(chǎn)資源，致使礦產(chǎn)資源的使用需求不斷增加，各個(gè)礦企加大了開(kāi)采力度，原有的地表淺層的礦產(chǎn)資源已經(jīng)枯竭，礦層地質(zhì)結(jié)構(gòu)受到破壞，目前只能在地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的區(qū)域進(jìn)行開(kāi)采，這樣不可避免的會(huì)增加開(kāi)采作業(yè)的難度。尤其是梅雨季節(jié)，礦層頂板的巖石受到雨水的侵蝕，極易發(fā)生軟化嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致圍巖斷裂，促使礦山開(kāi)采掘進(jìn)支護(hù)工作面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[3]。

2.3 開(kāi)采薄礦層存在安全風(fēng)險(xiǎn)

礦產(chǎn)資源在我國(guó)的儲(chǔ)存量非常豐富，并且能源產(chǎn)區(qū)區(qū)域差異性較大，部分礦山產(chǎn)區(qū)需要開(kāi)采大量的薄礦層，使得開(kāi)采安全風(fēng)險(xiǎn)增大。針對(duì)這種情況，為了有效提升礦山開(kāi)采掘進(jìn)支護(hù)施工的安全性，根據(jù)開(kāi)采區(qū)域地質(zhì)情況合理選擇掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備與掘進(jìn)技術(shù)，同時(shí)采用巷道回采措施。

3 復(fù)雜地質(zhì)條件下有效的礦山掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)

3.1 直接破頂技術(shù)

在礦山開(kāi)采掘進(jìn)施工過(guò)程中，部分礦產(chǎn)資源產(chǎn)區(qū)的礦洞頂板上面的巖石硬度和落差距離較小，通常情況下硬度均不超過(guò)5而且落差距離不超過(guò)2m，圍巖的頂板的穩(wěn)定性較差，極易造成斷層的頂板破碎。而通過(guò)采用直接破頂技術(shù)，能夠借助于掘進(jìn)機(jī)破除斷層的頂部，促使圍巖的頂板的穩(wěn)定性增強(qiáng)，有效確保礦山開(kāi)采掘進(jìn)施工順利進(jìn)行。

3.2 退后臥底技術(shù)

退后臥底技術(shù)具有增強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性和提升礦山開(kāi)采過(guò)程的安全性、可靠性的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在礦山開(kāi)采掘進(jìn)施工中主要適用于礦洞頂板的絕對(duì)落差不超過(guò)2.5m并且礦洞頂板的巖性穩(wěn)定性良好的礦山中。該支護(hù)技術(shù)實(shí)施支護(hù)效果，主要是指臥底處于前進(jìn)的狀態(tài)、掘進(jìn)機(jī)處于后退的狀態(tài)時(shí)進(jìn)行礦山開(kāi)采挖掘作業(yè)。

3.3 錨桿臨時(shí)支護(hù)加U型鋼架技術(shù)

在礦山開(kāi)采過(guò)程中，由于受到的自然環(huán)境等不確定因素較多，非常容易出現(xiàn)較大的斷層的突發(fā)情況，影響正常的開(kāi)采進(jìn)度，嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)周圍巖石破碎或者是坍塌。針對(duì)這種情況，常采用錨桿臨時(shí)支護(hù)加U型鋼架技術(shù)。首先，應(yīng)該結(jié)合錨桿臨時(shí)支護(hù)加U型鋼架技術(shù)、臨時(shí)超前支護(hù)技術(shù)以及錨桿支護(hù)技術(shù)合理運(yùn)用，以改善臨時(shí)支護(hù)的穩(wěn)定性[4]。其次，為了有效確保工作人員的人身安全和提升礦山開(kāi)采效率，應(yīng)該嚴(yán)格把控錨桿在工作過(guò)程中的傾斜角度以及錨桿與錨桿之間的距離參數(shù)，確保在合理范圍之內(nèi)，從而有效確保支護(hù)效果。

4 礦山掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

相比其他行業(yè)，礦產(chǎn)資源深藏地下，礦山開(kāi)采需要通過(guò)地下作業(yè)，地下作業(yè)過(guò)程中地質(zhì)情況復(fù)雜多變，并且地下礦井的通風(fēng)情況和排水情況惡劣，還需要將礦山中開(kāi)采出來(lái)的能源盡快運(yùn)輸出來(lái)，安全隱患較多，極易發(fā)生各式各樣的安全事故，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)巷道整體坍塌，不僅會(huì)嚴(yán)重威脅開(kāi)采作業(yè)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，而且會(huì)給礦企造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以礦山開(kāi)采行業(yè)是高危行業(yè)[5]。隨著現(xiàn)階段社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)ΦV山的需求量日益增加，致使礦企加大了開(kāi)采力度。部分礦企為了追求企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益最大化，盲目開(kāi)采，導(dǎo)致地表淺層的礦產(chǎn)資源已經(jīng)枯竭，并且隨著開(kāi)采力度的加大，加劇了礦產(chǎn)資源的消耗，礦山開(kāi)采挖掘的深度不斷加大，導(dǎo)致礦山開(kāi)采挖掘的難度隨之增大。相關(guān)人員亟需加大礦山掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的研究，促使整個(gè)礦井巷道的可靠性和安全性有效提升。

隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，礦山開(kāi)采掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)和相關(guān)支護(hù)設(shè)備也隨之得到了發(fā)展和提升?，F(xiàn)階段，礦山中最常用的一種支付技術(shù)就是錨桿支付技術(shù)，該技術(shù)能夠支撐起整個(gè)巷道，可以最大程度提高整個(gè)巷道的強(qiáng)度，增強(qiáng)巷道的整體穩(wěn)定性，同時(shí)還能夠有效降低巷道中的安全風(fēng)險(xiǎn)，最大程度的確保礦山開(kāi)采安全、穩(wěn)定、有序開(kāi)展，有利于促進(jìn)形成科學(xué)、完善的礦山開(kāi)采掘進(jìn)支護(hù)操作制度，已經(jīng)在礦山中被廣泛應(yīng)用。

5 復(fù)雜地質(zhì)條件下礦山掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)分析

5.1 選取正確的掘進(jìn)機(jī)型號(hào)

在實(shí)際的礦山開(kāi)采過(guò)程中，掘進(jìn)機(jī)設(shè)備輔助礦山掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)來(lái)提升開(kāi)采掘進(jìn)過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性，所以選取正確的掘進(jìn)機(jī)型號(hào)尤為關(guān)鍵。常用的礦山掘進(jìn)設(shè)備主要包括普通型掘進(jìn)設(shè)備和綜合型掘進(jìn)設(shè)備兩種。首先，工作人員應(yīng)該結(jié)合礦山開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況和施工要求，選擇合適的掘進(jìn)機(jī)型號(hào)。例如，巷道長(zhǎng)度超過(guò)300m選擇綜掘機(jī)，巷道長(zhǎng)度在300m以內(nèi)選擇普通掘進(jìn)機(jī)[6]。其次，應(yīng)該綜合考慮掘進(jìn)機(jī)設(shè)備的截割強(qiáng)度、工作效率、機(jī)器的維修情況以及機(jī)器的結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，以確保礦山開(kāi)采作業(yè)的安全性和礦山開(kāi)采效率。

5.2 選擇適用的截齒

掘進(jìn)機(jī)截齒在一定程度上會(huì)直接影響礦山開(kāi)采的安全性和效率，因此，選擇適用的截齒也非常重要。選擇截齒的過(guò)程中應(yīng)該注重考慮截齒的強(qiáng)度和耐磨性，以有效降低掘進(jìn)作業(yè)過(guò)程中掘進(jìn)設(shè)備的磨損程度，進(jìn)而有效確保掘進(jìn)設(shè)備的掘進(jìn)進(jìn)度。需要注意的是，礦山開(kāi)采掘進(jìn)作業(yè)不適用于巖石硬度偏大的巖區(qū)。

5.3 構(gòu)建合理的支護(hù)體系

構(gòu)建合理的支護(hù)體系能夠規(guī)范施工人員的施工行為，有效提升施工人員的工作效率，從而有效確保礦山開(kāi)采掘進(jìn)作業(yè)安全順利開(kāi)展。首先，應(yīng)該使用液壓掘進(jìn)設(shè)備配合邊坡支護(hù)措施，以確保掘進(jìn)作業(yè)支護(hù)的實(shí)際效果和支護(hù)作業(yè)的連續(xù)性[7]。其次，針對(duì)實(shí)際情況應(yīng)該合理選擇多重支護(hù)技術(shù)并用，綜合考慮掘進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行情況和系統(tǒng)的閉鎖裝置。

5.4 合理計(jì)算支護(hù)臨界點(diǎn)

合理計(jì)算支護(hù)臨界點(diǎn)能夠有效確保支護(hù)體系的合理性與有效性，促使掘進(jìn)支護(hù)體系充分發(fā)揮其效果。通常情況下，礦山開(kāi)采過(guò)程中，開(kāi)采掘進(jìn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境極為復(fù)雜，潛藏著大量不確定的影響因素，會(huì)導(dǎo)致礦山開(kāi)采掘進(jìn)作業(yè)的過(guò)程中當(dāng)掘進(jìn)深度逐漸深入時(shí)地質(zhì)條件也發(fā)生變化，增加掘進(jìn)作業(yè)的難度。針對(duì)這種情況，首先，應(yīng)該結(jié)合礦山開(kāi)采掘進(jìn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況初步算出臨界點(diǎn)。其次，應(yīng)該統(tǒng)籌計(jì)算結(jié)果、開(kāi)采環(huán)境中的大量不確定的影響因素以及實(shí)際的地質(zhì)變化情況，合理選取掘進(jìn)設(shè)備，同時(shí)選擇合適的開(kāi)拓作業(yè)方法，例如，先選擇立井開(kāi)拓的方法，再改為斜井開(kāi)拓的做法，最后改為平硐開(kāi)拓等方法，盡可能的確保開(kāi)拓作業(yè)有序、有效開(kāi)展。

5.5 加強(qiáng)對(duì)綜掘機(jī)配套系統(tǒng)的管理

礦山開(kāi)采作業(yè)是一項(xiàng)危險(xiǎn)性極高的工作，尤其是在地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜的地形區(qū)礦產(chǎn)資源開(kāi)采過(guò)程中，安全風(fēng)險(xiǎn)劇增，安全事故發(fā)生率極高。加強(qiáng)對(duì)綜掘機(jī)配套系統(tǒng)的管理，能夠有效降低開(kāi)采作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，是確保礦山開(kāi)采作業(yè)施工安全、有序開(kāi)展的重要手段。所以，在開(kāi)展對(duì)綜掘機(jī)配套系統(tǒng)的管理過(guò)程中，針對(duì)礦山開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中地質(zhì)條件和生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜多變的情況，應(yīng)該結(jié)合綜掘機(jī)的相關(guān)特性和開(kāi)采作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，綜合分析統(tǒng)籌全局。同時(shí)，應(yīng)該通過(guò)建立完善的現(xiàn)場(chǎng)管理機(jī)制、加大相關(guān)管理人員培訓(xùn)力度等措施，強(qiáng)化相關(guān)管理人員隊(duì)伍建設(shè)，促使相關(guān)管理人員不斷提升自身綜合素質(zhì)，為礦山掘進(jìn)工作順利開(kāi)展提供可靠的力量保障。另外，還應(yīng)該根據(jù)礦山開(kāi)采作業(yè)具體情況，建立健全施工制度，建立嚴(yán)格的監(jiān)督管理制度，做到實(shí)時(shí)記錄綜掘機(jī)的情況，促使施工現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)資源得到有效控制，進(jìn)而有效確保礦山開(kāi)采作業(yè)進(jìn)度和效率。

綜上所述，礦產(chǎn)資源關(guān)系我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦山掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)能夠有效提高礦山資源的開(kāi)采效率和安全性。礦企應(yīng)該不斷優(yōu)化創(chuàng)新礦山掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)，從而確保復(fù)雜地質(zhì)情況下的能源開(kāi)采效果。