劉名揚(yáng) 劉猛

摘?要：伴隨中國(guó)經(jīng)濟(jì)以及科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，地下煤礦業(yè)也得到了蓬勃發(fā)展，地下隧道掘進(jìn)技術(shù)屬于是和煤礦安全生產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)效益相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，這一技術(shù)也得到了很大關(guān)注。地下隧道的掘進(jìn)技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜，技術(shù)人員必須使用適當(dāng)和科學(xué)的建設(shè)技術(shù)及建設(shè)設(shè)備，同時(shí)依照地面的具體情況調(diào)整進(jìn)度，并組織最適當(dāng)?shù)木蜻M(jìn)進(jìn)度。更有必要進(jìn)一步的研究其管控技術(shù)，并根據(jù)對(duì)地下掘進(jìn)隧道的支持形式研究具體案例，這將對(duì)整體煤炭工業(yè)的發(fā)展起到有重要影響。

關(guān)鍵詞：煤礦井下巷道;掘進(jìn)頂板;支護(hù)技術(shù)

引言

在地下煤礦隧道的運(yùn)營(yíng)中，若沒(méi)有頂板支護(hù)，隧道周?chē)膸r石就會(huì)發(fā)生一些問(wèn)題，這將會(huì)帶來(lái)不必要的質(zhì)量及安全問(wèn)題，嚴(yán)重的影響到地下煤礦隧道的掘進(jìn)速度。所以，專(zhuān)業(yè)人員應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)的頂板支護(hù)技術(shù)，使用有效的支護(hù)材料，有效地準(zhǔn)備小型機(jī)械設(shè)備，科學(xué)的組織建設(shè)人員，以提高煤礦巷道開(kāi)挖的頂板支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用水平。

1煤層巷道施工特點(diǎn)

在過(guò)去的15年中，采礦業(yè)和支持系統(tǒng)出現(xiàn)了重大變化。吊頂被當(dāng)作主要的支撐系統(tǒng)。多年來(lái)，中國(guó)煤礦的關(guān)鍵支撐系統(tǒng)一直是鋼結(jié)構(gòu)或拱形支撐。但是，自1990年代初期引入搖臂系統(tǒng)后，搖臂系統(tǒng)就已成為煤礦的關(guān)鍵支撐系統(tǒng)，并且降低了煤礦事故。最初就是通過(guò)實(shí)施實(shí)踐準(zhǔn)則，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，之后引入簡(jiǎn)單且易于使用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)創(chuàng)建的。這一系統(tǒng)已被證實(shí)為十分成功的，并且已被引進(jìn)至方鋼機(jī)組支持的煤礦中。當(dāng)前，工作組正在研究由鋼拱支撐的大型道路支架，以設(shè)計(jì)這類(lèi)的網(wǎng)格系統(tǒng)。（1）在煤層或巖層掘進(jìn)過(guò)程中，必須通過(guò)煤層巷道掘進(jìn)隧道。在這一階段中，就很可能被瓦斯爆炸所威脅。因此，在隧道掘進(jìn)階段中，就有必要通過(guò)預(yù)防手段預(yù)防瓦斯爆炸，并進(jìn)行先進(jìn)的水勘探，以消除積水的風(fēng)險(xiǎn)。（2）掘進(jìn)機(jī)通常用于開(kāi)挖道路。因?yàn)閹r石及煤層的強(qiáng)度，為保證道路頂板的穩(wěn)定程度并消除擋塊動(dòng)壓的影響，就必須對(duì)頂板展開(kāi)支撐。選擇支撐技術(shù)時(shí)，就必須考量地面壓力和支撐設(shè)備的具體壽命。（3）因?yàn)槊簩拥鸟薨櫤推鸱约捌屏训拇嬖冢诰蜻M(jìn)之前，就必須依照礦井的生產(chǎn)要求精準(zhǔn)的確定巷道的方向和掘進(jìn)速度。

2巷道掘進(jìn)與支護(hù)影響因素分析

2.1施工工藝

在煤礦隧道的開(kāi)挖階段中，傳統(tǒng)的隧道開(kāi)挖施工主要是基于鉆爆法，并利用錨桿和噴射混凝土支護(hù)技術(shù)來(lái)進(jìn)行隧道支護(hù)。這一傳統(tǒng)的建設(shè)技術(shù)不光開(kāi)挖速度較慢，而且平均施工質(zhì)量也很低。另外，當(dāng)在巷道開(kāi)挖施工中使用鉆爆方法時(shí)，就將容易發(fā)生對(duì)載荷和爆破孔的位置的控制不充分，從而出現(xiàn)錨固，網(wǎng)眼和混凝土支撐不良或效率低下的情況。并且，在操作過(guò)程中的一些密集道路上，原始電壓的分布還會(huì)被破壞，兩個(gè)面就會(huì)彼此影響，從而增加了頂板支撐的難度。

2.2地質(zhì)構(gòu)造

伴隨礦井深度的不斷增加，礦井的地質(zhì)結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜，在地下礦井的掘進(jìn)和施工過(guò)程中，巷道頂板受許多因素的影響，例如煤礦層理、節(jié)理發(fā)育、褶曲構(gòu)造、煤巖硬度和支撐作業(yè)的地面穩(wěn)定性。如果遇到地質(zhì)條件相對(duì)較好的位置，則可以迅速進(jìn)行挖掘，當(dāng)遇到復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，例如褶皺斷層時(shí)，煤和巖層的厚度往往會(huì)出現(xiàn)明顯的波動(dòng)，穩(wěn)定程度也相對(duì)較低，頂板冒頂和倒塌極易出現(xiàn)，并可能對(duì)煤礦巷道的掘進(jìn)速度和施工質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

3煤礦井下巷道掘進(jìn)頂板支護(hù)技術(shù)

3.1煤礦巷道掘進(jìn)施工技術(shù)

對(duì)于煤礦巷道的開(kāi)挖施工，有必要按照煤礦巖層的地質(zhì)構(gòu)造特征選擇合適的施工工藝，個(gè)別煤礦的地質(zhì)相對(duì)較軟，因此，在掏槽技術(shù)上主要應(yīng)用單相掏槽方式。如果在進(jìn)行施工過(guò)程中遇到帶有爆破孔的相對(duì)較深的巖石，則可以使用復(fù)合掏槽方法以所需的方式進(jìn)行操作，當(dāng)遇到軟煤中間層時(shí)，每個(gè)建筑工人在放置切口時(shí)都需要控制傾斜角度，在60°到90°的范圍內(nèi)，根據(jù)礦井道路的具體情況，可以省略輔助眼。同時(shí)，主要利用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行隧道施工，形成了將隧道挖掘機(jī)與選煤機(jī)械設(shè)備相結(jié)合的一體化隧道施工過(guò)程，大大提升了煤礦隧道的掘進(jìn)速度和施工質(zhì)量。當(dāng)前，已經(jīng)引進(jìn)了一種連續(xù)剪切機(jī)，以在礦山的掘進(jìn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)采礦，裝載和運(yùn)輸?shù)囊惑w化，這不的對(duì)能夠提升礦山巷道的掘進(jìn)速度，而且能夠在極大程度上降低建設(shè)成本。

3.2錨桿支護(hù)

當(dāng)前用于煤礦道路的頂板支撐操作中最常見(jiàn)的是錨桿支護(hù)，錨桿支護(hù)方法可確保整個(gè)巷道的安全，錨桿是用于穩(wěn)定巖石??開(kāi)挖的長(zhǎng)錨栓，可用于切割隧道和巖石。能夠?qū)⑤d荷從不穩(wěn)定的外部傳遞到基巖的內(nèi)部（更堅(jiān)固），巖石螺栓于1890年首次用于采礦，該系統(tǒng)于1920年在美國(guó)的圣約瑟夫鉛礦記錄。自1940年后期以來(lái)，Rockbolt已用于支撐美國(guó)和澳大利亞的公路隧道，澳大利亞工程師于1947年開(kāi)始使用和開(kāi)發(fā)鎖緊螺栓。在雪山項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，這些工程師開(kāi)始試驗(yàn)4m長(zhǎng)的膨脹螺栓。錨桿與錨索支護(hù)的原理不存在較大差異，錨桿支撐技術(shù)主要是為了防止破碎的巖石掉落并有效控制周?chē)鷾\層巖石的膨脹和分離。但是，隨著時(shí)間的流逝，由于采礦的影響，隨著巷道周?chē)鷰r石的破壞面積增加，有必要使用螺栓撞擊深處的穩(wěn)定地層并將受損的地層與穩(wěn)定的地層連接以避免受損的巖層倒塌情況出現(xiàn)，錨索支護(hù)可以將主要由螺栓形成的輔助軸承層連接到圍巖的主軸承層，從而提升了輔助軸承層的穩(wěn)定程度，錨桿和錨索的組合支護(hù)可以在最大程度上提升圍巖整體的穩(wěn)定性。

3.3礦用支護(hù)型鋼

通常，有U型鋼和I型鋼兩種，主要用于開(kāi)采支護(hù)鋼，在煤礦的巷道上，由于支護(hù)采礦的鋼的特殊形狀，其機(jī)械和機(jī)械性能優(yōu)于其他類(lèi)型的鋼，并且通常用于巷道上的橢圓形、半圓形或圓形位置。所以，選擇巷道礦用型鋼時(shí)，應(yīng)該選擇一些抗壓性較好的類(lèi)型。此外，在實(shí)際應(yīng)用巷道的過(guò)程中巷道會(huì)在兩個(gè)方向上發(fā)生很大的位移，這是由于礦層地質(zhì)構(gòu)造與掘進(jìn)切面兩方面產(chǎn)生了變化而造成的。因此，這需要支架本身就具備較好的承載力。

3.4可縮性支架

可縮性支架按照承載負(fù)荷能力分類(lèi)，主要有極限承載負(fù)荷能力以及實(shí)際承載負(fù)荷能力兩類(lèi)?？煽s性支架在進(jìn)行支護(hù)作業(yè)過(guò)程所呈現(xiàn)的收縮過(guò)程就是其具體承載能力的表現(xiàn)，在施工過(guò)程中煤礦巷道的實(shí)際負(fù)荷承載能力對(duì)連接件和可縮性支架的影響較大。可縮性支架通常在巷道剛性過(guò)程中，表現(xiàn)出最大負(fù)荷承載能力即為極限負(fù)荷承載能力，而極限承載能力會(huì)直接影響巷道的塑性變形。正常情況下，可縮性支架的實(shí)際承載能力應(yīng)該小于極限承載能力，當(dāng)可縮性支架的極限承載能力與實(shí)際承載能力之間的差值最小時(shí)，則表明可縮性之間已達(dá)到最佳狀態(tài)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤礦巷道的掘進(jìn)技術(shù)種類(lèi)繁多，且掘進(jìn)工程的施工要通過(guò)對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行綜合使用才能實(shí)現(xiàn)，整個(gè)過(guò)程環(huán)環(huán)相扣，因此，必須要保證每一個(gè)施工環(huán)節(jié)的順暢和連續(xù)，才能保證采掘過(guò)程的質(zhì)量和效率。在施工過(guò)程中尤其要保證工作人員的施工安全，繼而在安全的工作環(huán)境中要求工作效率的提升，提高整個(gè)煤礦采掘的經(jīng)濟(jì)效益。

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