朱國璽

（酒泉鋼鐵集團有限責任公司，甘肅 嘉峪關 735100）

很長一段時間以來，由于我國采用的傳統(tǒng)采礦方法比較粗放，存在采礦技術相對落后，難以保證采礦的生產效率和施工安全等問題。同時，由于我國是一個擁有大量礦產的國家，礦產資源十分豐富，而工業(yè)的發(fā)展也離不開礦產資源的支持，而隨著科學技術的進步和社會的進步，對礦產資源的利用也越來越頻繁，由此進一步提升了對礦井掘進技術要求。在此基礎上，產生了礦山巷道掘進支護。在復雜地質條件下，將礦井掘進支護技術有效地運用于礦井的開采過程中，一方面可以有效地減少開采安全隱患，保障礦工的生命安全，另一方面該技術也屬于采礦業(yè)的一項關鍵技術，相關的礦產企業(yè)一定要格外重視礦山開采過程中的掘進支護技術[1]。

1 礦山開采過程中的不利因素分析

目前，考慮到礦井地質情況比較復雜，技術人員在礦井開采時必須綜合考慮各種影響因素，根據不同的影響因素，采用適當的支護技術，保證開采掘進作業(yè)的安全，從而保證礦山的正常生產[2]。一般情況下，在礦山采掘作業(yè)的過程中，由于地質條件的限制，導致礦井周邊圍巖較為疏松，容易發(fā)生破裂。同時，在礦山開采的過程中，由于受到地下水的侵蝕，容易導致巷道的軟化以及圍巖層被破壞，進而為開采過程中的巷道支護工作帶來了不利影響。此外，若圍巖的強度低，很容易對礦井巷道的穩(wěn)定產生不利的影響，而且在礦井的采掘中，如果掘進技術使用不當，則很容易導致地質條件出現變化，進而對礦井的安全帶來一定的負面影響。舉例來說，在一些地質條件不穩(wěn)定的區(qū)域，在壓力影響下，會產生集中應力問題，從而直接影響礦產開采工作的安全。

2 礦山掘進支護技術的應用意義

一般情況下，礦山生產工作在地下開展。結合上文可知，在礦山開采過程中，存在諸多安全因素。尤其是很多礦井均處于地下，其整體的通風能力和排水能力較差，稍有不當就會出現安全事故，一旦出現安全事故，不僅會直接影響礦山企業(yè)的正常經營和生產，嚴重的還會直接危及作業(yè)人員的身體健康和生命安全。我國是一個礦產資源豐富的國家，在工業(yè)生產過程中，需要消耗大量的礦產資源[3]。采礦業(yè)對我國的經濟和社會發(fā)展具有至關重要的意義和作用。當前，隨著安全理念深入人心，政府部門已經深刻意識到了礦產資源開采安全的重要性，一旦出現開采事故，會造成惡劣的社會影響。鑒于此，相關的礦產企業(yè)在日常的生產過程中，要強化對礦工的培訓，通過各種培訓方式提升其安全意識，對其采礦作業(yè)行為進行規(guī)范。同時，礦產企業(yè)自身也要充分強化安全保障工作，通過做好采礦掘進工作的支護工作來防止冒頂事故出現，采取必要措施來加強巷道內的通風能力和排水能力，采取各種措施來提升巷道結構的穩(wěn)定性，敢于應用先進的掘進支護技術來規(guī)避掘進安全風險[4]。

3 在復雜地質條件下開展礦山掘進工作面臨的困境

3.1 巷道前掘后修的工作量較大

結合大量的礦山開采案例進行分析發(fā)現，礦產資源開采工作具有一定的復雜性和綜合性。受到開采區(qū)域地質條件等因素的影響，導致其整體的開采環(huán)境非常惡劣。此外，在實際采礦作業(yè)過程中，如果巷道頂板以及底板區(qū)域的巖石結構相對松散，在一些地質條件復雜的區(qū)域中，松散的巖石容易導致巷道頂底板產生收縮，嚴重的會直接導致巷道發(fā)生變形，時間一長，在掘進作業(yè)中可能會出現巷道崩塌現象，會直接影響礦山開采工作安全以及整體掘進作業(yè)的效率[5]。鑒于此，為了有效解決上述問題，很多礦產企業(yè)往往會在開采的過程中，采取“前掘后修”的方法來進行作業(yè)，以此來確保礦井的生產質量和生產效率。雖然該技術可以顯著提升掘進工作的安全性，但是也增加了井下作業(yè)人員的工作量，在實際的生產過程中容易受到限制。

3.2 礦層地質結構受到破壞

社會生產力的不斷提升和工業(yè)的不斷發(fā)展在一定程度上增加了對礦產資源的需求。受到大環(huán)境的影響，我國各個礦業(yè)公司也強化了礦產資源的開采力度?，F階段，原本處于淺表地層的礦產資源已經趨于被消耗殆盡，長時間的開采工作也開采區(qū)域地質構造產生了嚴重的影響，很多開采區(qū)域都出現了采空區(qū)，其原有的地質結構被破壞。

為了獲取更多礦產資源，現階段只能在地質條件和環(huán)境比較復雜的區(qū)域進行開采，由此增加了開采工作的難度和復雜性。尤其是在夏季進行開采的過程中，如果礦區(qū)經常降雨，此時礦體頂部的巖體會因降雨影響出現軟化現象，嚴重的甚至會造成圍巖的破壞，這就給礦山的掘鑿支護作業(yè)帶來了極大的困難[6]。

3.3 開采薄礦層存在安全風險

我國礦產資源儲量十分豐富，而不同地區(qū)間礦產資源分布差異很大，為了迎合礦產資源開采需求，少數礦產企業(yè)要求針對薄礦層進行開采，由此進一步強化了礦產開采工作的安全隱患。同時為了進一步強化開采掘進作業(yè)的安全性，要求礦產企業(yè)要根據開采區(qū)域的實際情況進行開采，選擇合適的開采設備和支護技術，以此來確保薄礦層開采安全[7]。

4 軟巖巷道在復雜地質情況下的變形成因

軟巖主要是由脆性較高且具有風化特征的巖體構成的一類巖體，如果在實際的開采過程中，遭遇軟巖巷道，則需要提前做好軟巖巷道的支護工作?？紤]到軟巖巷道存在結構不穩(wěn)定以及支護難度高等問題，雖然目前會應用先進的支護技術進行支護，但是在某些條件下，支護技術依然存在一定的問題，難以確保掘進工作質量[8]。當前，我國國內針對軟巖巷道進行支護的過程中，往往會采用錨索支護技術，該技術能夠實現在巷道深處進行支護，可以顯著提升巷道的穩(wěn)定性和安全性，為后期的掘進作業(yè)創(chuàng)造便捷條件。綜合來看，導致軟巖巷道出現巷道變形的一個核心因素為高應力影響。此外，如果軟巖巷道兩幫出現的位移或者頂板出現了下沉，還可能會導致巷道產生斷面問題。同時，巷道底板如果出現問題，也可能會影響巷道的穩(wěn)定性。此外，根據巷道底板的受力情況進行分析可知，在沒有支撐的情況下，針對巷道的持續(xù)性開挖會使本來施加在基巖上的豎向壓力減輕，進而導致巷道出現變形。如果巷道處于斜交條件，巷道頂板會破壞另一邊的巷道，造成了底板的損壞。底鼓發(fā)生后，巷道巖體會出現充填、軟化等現象，從而使得巖層強度下降導致巷道變形，嚴重的還會導致巷道崩塌。

5 復雜地質條件下有效的礦山掘進支護技術

5.1 直接破頂技術

針對復雜地質條件下的礦山掘進進行支護的過程中，可以采取以下支護技術。如可以直接采用直接破頂支護技術。在礦山掘進作業(yè)過程中，考慮到部分礦產資源礦區(qū)的頂層上方的巖體硬度較小，其頂層巖體之間的落差距離較小。據不完全統(tǒng)計，巖體硬度數值不超過5，巖體之間的落差距離在2m以內，這類巖體整體的穩(wěn)定性較差，一旦出現斷裂，容易導致頂板出現破裂。鑒于此，在具體的開采作業(yè)過程中，可以因公直接破頂技術進行支護。即應用掘進機設備直接破除斷裂頂層，以此來顯著提升頂板的穩(wěn)定性，確保后期掘進作業(yè)工作的順利開展[9]。

5.2 退后臥底技術

退后臥底技術在提高礦井的圍巖穩(wěn)定性、提高礦井的安全性和可靠性方面有很大的應用價值。將該支護技術應用于掘進作業(yè)過程中，主要適合應用于巷道高度不大于2.5m且圍巖穩(wěn)定性較好的區(qū)域。

5.3 錨桿臨時支護加U型鋼架技術

在礦產資源開采的過程中，由于各種不穩(wěn)定因素的存在，很有可能會發(fā)生大范圍的斷層，從而影響到礦產資源的正常開采和生產工作，嚴重的還可能導致附近的巖石崩塌。在此基礎上，可以應用錨桿臨時支護加U型鋼架技術進行支護。首先，相關的技術人員可以利用錨桿臨時支護和U型鋼架技術以及臨時超前支護技術以及錨桿支護技術合理運用，來顯著提升支護效果。其次，為了確保掘進作業(yè)工作人員的生命安全，在實際的作業(yè)過程中，要嚴格控制錨桿的作業(yè)傾斜角度和錨桿之間的距離參數，將其控制在可控范圍內，以此來確保支護效果。

6 礦山掘進支護技術應用現狀

與其他產業(yè)不同，礦產隱藏在地底深處，采礦必須在地下進行，在地下開采的過程中，其地質條件非常復雜，且通風條件和排水條件都很差，必須盡快將地下的礦產資源輸送出去，由此提升了該行業(yè)的危險性，稍有不慎就很容易引發(fā)各種安全事故，嚴重的話，可能會導致整個巷道崩塌，不但對礦工的生命構成了極大的威脅，也會對礦產企業(yè)的正常運轉造成很大的影響，因此，采礦業(yè)是一個高危行業(yè)。隨著社會生產力水平的不斷提升和工業(yè)的發(fā)展，對礦產資源的需求量也在不斷攀升，由此產生了越來越多的中小型礦產資源開采企業(yè)。一些礦產企業(yè)為了獲得更大的經濟效益而盲目的開采，致使表層淺層的礦藏資源逐漸枯竭，而隨著開采強度的增加，礦體的采掘深度越來越大，使得采礦工作的難度也越來越大。目前，有關部門急需加強對煤礦掘進支護技術的研究，以提高煤礦整體的安全和可靠性。

在現代科學技術的飛速發(fā)展下，礦井的巷道支護技術及相應的支撐裝備也在不斷地發(fā)展和提高。目前，在礦山開采中使用最多的支護方式是錨桿支護技術，這種技術可以將整條巷道支撐起來，使整個巷道的整體強度得到最大地提升，而且還可以有效地減少安全隱患，保證礦山的安全、穩(wěn)定性。在礦產資源開采過程中，先進的支護技術的應用對提升開采安全性具有顯著意義。

7 復雜地質條件下礦山掘進支護技術應用要點分析

7.1 選取正確的掘進機型號

在實際礦井生產中，為了提高掘進作業(yè)的安全性以及穩(wěn)定性，要采用掘進機設備來提升礦山掘進作業(yè)的穩(wěn)定性，由此一定要選擇正確的掘進機型號。在實際地下掘進作業(yè)過程中，常用的掘進機設備分為普通款和綜合款。要求礦山掘進作業(yè)人員要根據實際的地質條件和掘進工作需求進行選擇。舉例來說，可以針對巷道的長度挑選合適的掘進作業(yè)設備，如果巷道的長度超過300m，則采用綜合款掘進機設備。如果巷道的長度不足300m，則可以應用普通款掘進設備。除此之外，還可以根據掘進設備的工作效率、機器維修狀況、機械結構等方面進行科學、合理的選取，從而保障掘進工作的安全性，提升掘進工作效率。

7.2 選擇適用的截齒

在一定程度上，掘進機的截齒將直接影響到礦井的安全和生產效率，所以選用合適的截齒也是十分必要的。為了有效地減少掘進設備在掘進中的磨損，從而有效地保證掘進裝備的正常使用。必須指出，礦井掘進不適合在巖體堅硬程度較高的地區(qū)進行。

7.3 建立合理的支護系統(tǒng)

建立一個合理的支護系統(tǒng)，可以規(guī)范施工工人的工作，提高工人的工作效率，保證礦井生產的安全和穩(wěn)定。首先，可以采用液壓掘進與邊坡的支護措施相結合的方法來保證支護的實際效果，以此來確保支護工作的連續(xù)性。其次，根據掘進作業(yè)的實際情況，合理選用多種支護技術綜合應用的方式進行支護，以此來提升支護效果。

7.4 支護臨界值的合理計算

合理的支護臨界值可以有效地保證支護系統(tǒng)的合理性和有效性，從而使其最大限度地發(fā)揮其作用。在礦井掘進作業(yè)過程中，考慮到巷道所處的地質條件十分復雜，存在著許多不確定因素，在實際掘進過程中，隨著巷道掘進深度的不斷加深，地質條件也會隨之發(fā)生改變，給整體的掘進作業(yè)工作帶來了困難。針對這一狀況，應根據掘進施工現場的地質條件，初步確定支護臨界值。同時，在綜合考慮支護臨界值計算結果、開采環(huán)境中存在的諸多不確定性因素和地質條件的變化等因素的基礎上，合理地選用掘進設備，并采取適當的開拓方式，比如可以先采用豎井開拓，再采用斜巷開拓，最后再到平巷開拓的開拓方式，以此來確保掘進作業(yè)的質量，保障掘進開拓作業(yè)有序、有效地進行。

7.5 加強對綜掘機配套系統(tǒng)的管理

礦產資源采掘是一種具有高度危險性的工作，特別是在地質環(huán)境較為復雜的地區(qū)，存在著極大的安全隱患和較高的安全隱患。鑒于此，可以通過強化對綜掘機配套系統(tǒng)的管理工作來確保掘進工作質量，減少掘進工作面臨的安全問題，確保后續(xù)工作的開展。因此，在進行綜采配套系統(tǒng)的管理時，要考慮礦井的地質、生產環(huán)境復雜多變等特點，綜合考慮綜采工作的相關，以及采礦作業(yè)現場的具體情況。

例如可以通過加強相關管理人員的管理，做好采掘技術人員的培訓工作等方式來為掘進作業(yè)工作的順利開展提供強有力的保障。同時，也要結合開采區(qū)域的實際情況，構建科學的采掘工作制度，通過對掘進工作綜合情況進行實時的跟蹤，來保證礦井的各種資源得到有效的控制，從而保證掘進作業(yè)的質量和礦產資源開采效率。

7.6 錨桿支護的關鍵技術探討

7.6.1 頂板爆破法

采用鉆機對斷層頂板進行撞擊時，可消除不穩(wěn)定區(qū)域，從而顯著提高頂板整體穩(wěn)定性，并與錨網支護技術相結合，可使頂板的穩(wěn)定性得到加強。當巖體硬度低于50N/100 cm（布氏硬度2）或錯動距離小于2m時，易發(fā)生斷裂破壞，此時不宜采用該技術[10]。

7.6.2 倒置式潛入

在礦山地質條件復雜的情況下，必須針對礦井的地質特征，科學地選用相應的支護技術。當斷裂帶高度不超過2.5m時，當礦井的巖層強度達到礦井安全要求時，必須采用上述技術，以保證礦井的整體安全。

7.6.3 重點做好監(jiān)督管理工作

在錨網和金屬拱形支架支護方案不同時，必須進行錨網監(jiān)測，主要監(jiān)測范圍包括兩幫位移速度、頂板離層監(jiān)測、變形等，為有效推廣支護技術，提高礦井安全生產水平。

8 結語

綜上所述，礦產資源開采是影響我國社會和經濟發(fā)展的重要因素，由于礦產資源開采工作具有一定的難度和危險，鑒于此，要科學應用巷道掘進支護技術，以此來有效地提高采礦的利用率和安全性。在復雜地質條件下，礦產企業(yè)要持續(xù)優(yōu)化和創(chuàng)新掘進支護技術，以此來保證礦產資源的開采效益。